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发表于 2009-7-20 15:32:11
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铍铜的电阻焊接
5 O1 ]/ O# E. Y电阻焊接是将两块或两块以上的金属永久地连接到一起的一种可靠,低成本、有效的方法。虽然电阻焊接是一种真实的焊接是一种真实的焊接过程,但不用填料金属,不要焊接气体。焊后不存在要去除多余的金属。这一方法适用于大批量生产。焊缝牢固,并且几乎看不出。
" f) u) |; z. P+ R 从历史上看,电阻焊接一直有效地用于连接高电阻金属,例如,铁和镍合金,铜合金的导电导热性较高,使其焊接更为复杂,但常规的焊接设备通常具有能够使这些合金有优质的完整焊缝。采用恰当的电阻焊接技术,铍铜能够与自身焊接、与其它铜合金,钢焊接。厚度小于1.00mm的铜合金一般更易于焊接。" M$ y* |9 y; j
常用于焊接铍铜元件的电阻焊接工艺,有点焊和凸焊。工件的厚度、合金材料、采用的设备和要求的表面状况来决定适合于各自的工艺。其它常用的电阻焊接技术,例如:火焰焊,对接焊,缝焊等不常用于铜合金,将不予以讨论。铜合金易于钎焊。! f* h" t4 J2 S
电阻焊接中的关键是电流,压力和时间。电极的设计和电极材料的选择对焊接质量的保证是很重要的。由于已有许多资料论述钢的电阻焊接,这里所介绍的焊接铍铜的几点要求以相同厚度作为参考。电阻焊接很难说是一门准确的科学,焊接设备及步骤对焊接质量有很大的影响。因此,在此介绍的仅作为指南,一系列的焊接试验可为每种用途确定最佳的焊接条件。
5 i4 ]; h7 x. v! z- K0 C0 r- L3 F 因为大多数工件表面的沾染物有高的电阻,所以应该常规清洗表面,被污染的表面会提高电极的操作温度、降低电极端的寿命,导致表面不能使用,使金属偏离焊接区域,对焊接接头处引起虚焊或者残渣。表面附着一层非常薄的油膜或防腐剂,一般对电阻焊接不存在问题,表面电镀的铍铜,焊接中的问题最少。1 b1 x1 S& }% ~" K8 z! `
带有过多的没油污或冲洗或冲压润滑剂的铍铜,可以用溶剂清洗。如果表面锈蚀严重或轻热处理表面氧化,需要洗去除氧化物。与极明显的红棕色氧化铜不同,带材表面透明的氧化铍(在惰性气体或还原性气体中热处理产生的)难于觉察,但在焊接前也必须将其除掉。 铍铜合金/ \7 O. k7 J7 _' Y# c$ K. O9 }
铍铜合金有两种。高强铍铜合金(合金165、15、190、290)具有比任何铜合金都高的强度,广泛地应用于电连接件,开关和弹簧。这此高强度合金导电导热性约是纯铜的20%;高导铍铜合金(合金3.10和174)有较低的强度,其导电率约为纯铜的、50%,用于电源连接件和继电器。高强度铍铜合金由于导电率较低,(或电阻率较高)较易于电阻焊。* X$ y5 Z( w9 o: J+ T
铍铜经热处理后获得其高强度,两种铍铜合金可以在予先热处理或待热处理的状态供货。焊接操作一般应在热处理的状态供货。焊接操作一般应在热处理后进行,在铍铜的电阻焊中,热影响区通常很小,而且不要求焊后有铍铜工件进行热处理。合金M25是一种易切削铍铜棒制品。由于该合金含铅,不适于电阻焊。
! h! r) [1 N( E* l& { Y Y电阻点焊
* o5 u/ K0 `2 ~+ \ 铍铜与钢比较具有较低电阻率,较高的导热率和膨胀系数。总的来看,铍铜比钢具有相同的或更高的强度。在使用电阻式点焊(RSW)铍铜自身或铍铜与其它合金时,采用较高的焊接电流,(15%),较低的电压(75%)和较短的焊接时间(50%)。铍铜比其它铜合金承受更高的焊接压力,但问题也能由太低压力引起。% Z z/ K/ Z4 \. a) i) [2 @- d, B2 x; y/ M2 s
为了在铜合金中获得一致的结果,焊接设备必须能够精确控制时间和电流,交流焊接设备由于其电极温度较低和成本低而被优先选用。焊接时间为4-8周期的产生较好的结果。要焊接膨胀系数不相近的金属时,倾斜焊和过电流焊接可控制金属的膨胀,以限制焊接裂纹的隐患。铍铜与其它铜合金焊接,不必用倾斜和过电流焊。假如采用倾斜焊和过电流焊的次数取决于工件的厚度。* z$ e9 _4 n- H4 X3 Z
在电阻式点焊铍铜与钢,或者其它高电阻合金时,通过在铍铜的一侧采用的的接触面小些的电极,可获得较好的热平衡。和铍铜接触的电极材料应比工件更高的导电率,一种RWMA2组级电极是适用的。难熔金属电极(钨和钼)具有非常高的熔点。不存在粘附铍铜的趋势。13和14极电极也可使用。难熔金属的优点是的较长的使用寿命。然而,由于这类合金的硬度,可能损伤表面。水冷电极将有助于控制顶端温度,延长电极的寿命。但在焊接非常薄截面的铍铜时,使用水冷电极,可导致金属急冷。* Q5 j3 n2 V* m
如果铍铜和高电阻率合金之间厚度差大于5,由于难得切实可行的热平衡,应使用凸焊。
8 q; V r+ x/ Z! h' M' u电阻式凸焊
9 @7 p0 a' l* [2 C* A 铍铜在电阻式点焊中的许多问题利用电阻凸焊(RPW)可以得到解决。由于其较小的热影响区,可以进行多次操作。不同厚度的不同金属易于焊接。在电阻式凸焊采用更宽截面的电极和各种电极形状,可以减少变形和粘附。电极导电性的问题比电阻式点焊中的问题少些。常用的是2、3、4极电极;电极越硬则寿命越长。
! O6 w- p7 N0 Q3 |7 E 较软的铜合金不进行电阻式凸焊,铍铜的强度强度很高,足以防止早过的凸起部破裂,并能提供非常完整的焊缝。铍铜在厚度低于0.25mm的情况下也能进行凸焊.同电阻式点焊一样,通常使用交流设备。
3 d R+ j! a, `. ?6 O焊接不同的金属时,凸起点位于较高导电合金。铍铜具有足够的延展性,能冲或压出几乎任一凸出的形状。包括很尖锐的形状。铍铜工件进行热处理之前就应该完成凸出成形,以避免开裂。
e3 A# V" m' }- t- \, T 如同电阻式点焊,铍铜的电阻式凸焊工艺常规要求较高的电流强度。必须瞬时通电,而且电流大得足以在凸起部开裂前导致其熔化。调整好焊接压力和时间以控制住凸起部位的破裂,焊接压力和时间也取决于凸起部位的几何形状。在焊接前后,突增压力将减少焊缝缺陷。
$ d( z) X4 Z& e4 A铍铜的安全操作0 g( d9 W6 i% }4 r1 O* w
像许多工业材料一样,铍铜仅在操作不当时,产生健康危害。铍铜在其通常的固体形状,加工成品件,以及大多数制造操作中完全是安全的。然而,少数面百分率的个别人,吸入了细微颗粒以后,可能导致其肺部状况变差。采用简单易行的工程控制方法,例如:对产生微细尘埃的操作进行排风,可将其危害性降低到最小程度。) U; X8 W8 Y; Y/ U, ?
由于焊接熔非常小,而且不是敞开式的,所以铍铜电阻焊接过程采取了控制后,不存在特殊的危险。如是焊接后要求进行机械清洗工序,则必须采用工作曝露在微细颗粒环境中的方法进行。
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电阻焊接的质量问题1 L% S2 k$ c5 M9 A0 x. N+ [
电阻焊接合金时出现一些常见的困难可及可能的解决方法 ,列于下表: 问题
0 X1 {4 @$ \$ d! E% \, S, r3 ]8 l! [% D) l- Q* }
4 b$ w. g1 [) m
解决方法
( Q7 J6 V# U \- t' D4 ?5 z
4 P/ U5 t% V0 b+ ^7 @2 M8 U0 X8 Q9 g4 T' k K' s4 z
9 K# k8 W: l# K% {/ `! V. w
电极粘附+ q3 W! p8 O9 x# v9 [
4 g1 S; V! A' u8 Z; ~2 K- R9 r/ M
5 j# X3 U, Q7 U& f( o 使用高导电率的电极+ t& h3 B6 T, r: ]
, H5 a2 ?* ~/ ? J4 k
' {$ Q, z4 t/ l/ }) F8 O( D
2 @, q/ c' C$ M2 l. D. i% a4 p! C* Z/ L清洗工件和电极表面
" o5 i O( I% Z" N! m" w; o" s8 ~. ^! X7 q! ~
" Z* J. r. j! q4 U* r: N 4 v! H7 Y% m' h$ r9 f5 z
增加压力; Z* x! w* m& N- S' @
, L) F0 Y3 }. h3 \5 V0 ^+ ~4 ] v( I% A/ E# P9 Z% t- ?
" J8 d! @1 q0 }! s6 |焊缝不完整; i+ _. Z' B7 E( | r+ o
2 H( Z6 @ Y; v5 T# A
1 i* S9 C7 G6 O3 Y, Q7 A% X& G 加大电流或延长时间
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. [( N' |! n3 f$ w& q/ G+ e+ i0 D+ x# ^ 3 y6 \( U+ }$ y7 |% v9 E! P
减小压力
$ V1 ?- ]& n7 X" `; P2 v; H4 O& a0 B: Q5 r2 W1 E5 ^4 b$ Y2 H. ]8 M9 w
) q8 [7 _) `: l) S0 {% u, ^
5 ]; d: Y% W) M1 i调节至适当的热不衡0 d: n6 g, O6 w4 T7 w
+ e$ A; W6 m+ ?4 t% ?3 D8 U
1 W( \1 I: V e6 Q( O+ {
! {. ], \7 W1 I4 r$ e6 S7 g检查定位, B1 l( N& v- Y2 b7 {& L/ b6 f7 f9 L
$ R3 q2 `& s. k& K6 j# \
* i2 F3 S* t& P5 Z1 R- o1 `
: u2 r4 o# [8 n0 |6 q- k1 K+ W清洗工件表面
, r$ p6 E0 _& u1 e
2 c9 n9 ~" ?2 T2 A$ Q+ K
/ Y% Z2 h# e z
7 Y5 \) d4 K$ ?" g表面溶化(烧穿)0 a; b$ L& j( q
$ _5 y x8 p* p# C2 V5 ~& j, V& K" @: ^7 e; V
减小电流
1 z7 {( B# G, x* l/ m; l
5 x% z3 a z- p: C
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! O- \0 D) T3 T; ?! a; V加大压力3 \& q1 @' W+ f7 l) ]
7 |+ T) W3 w* A L* p! J
" K0 g2 ?. z! @ Y- {; G5 h8 ^0 p9 h
# o& J6 R7 Y- P4 @3 R
缩短焊接时间
% V( q4 z. P# s7 s) R: n- f7 ?0 |& K. S$ J$ \
( X, T( }% J- v; N- U: o
: {& S* a" n$ S( A使用义流或冷却式电极1 N' d) [' u* s& `7 o
2 A1 [5 P) A5 c8 X2 M# X
' c8 n7 t- F5 a/ ?; b! S& V / e% v* \. E8 u! U) z
焊缝开裂
; ^) `6 J7 d9 t0 W! c! C- A# M4 Y& a0 Z" P9 J/ C& b
3 O0 T& H. F# F+ k7 ]) l% X 延长倾斜和过电流焊时间
7 Z5 @% n! N9 o X) w" h" G( [8 B; {! b) t
8 ~3 k- T" s# {( O9 z5 b
( \, N/ G1 Z! v$ {. q增大压力
! F8 F* O) i5 c7 v* _! S) V% I& Q4 q& w3 `! A; Z% y0 K
4 B3 V! R. i0 G4 j; Z2 P& y
E; p( b+ u1 B3 N3 q
缩短焊接时间# j& t; b6 i+ k# k
; |$ q. R/ R, ~
4 \6 [9 u7 V& u- b! |; f6 e
" I' k( O2 b1 R3 o3 ]) m焊缝气孔( r+ Q1 M# M& w) F v, i2 }* Z
" j% h& h, V: u' B( A. H) n- n f( j( \
清洗工件表面' I# j. ~; k [" N2 s8 Y- i0 T3 v4 e
p% ^4 i4 P6 O1 u9 L" K' _5 \; d0 b7 u. i$ I+ b1 C
2 B- c3 j7 ~: x% J- u增大压力
7 r# x+ V ^- ^( Y9 F3 \
+ b! d+ b' o$ |/ S. t* P5 q8 m7 Q: F" U* }3 [8 l4 I
0 j9 I6 t0 L' h) i8 n% k/ f% M
减小电流
" N- H! y* a, B8 N* U+ m) s
, ]' \% I. R, a$ H" S+ N- I% x4 }6 O8 L, N% Q$ }
$ m$ H5 y q' ?% x+ F1 m% O表面磨损& f9 T; G" G7 `# Y
% D$ ?. P0 N$ }( C* H. O6 }/ s
5 u6 v& i g6 c" Q" r
减小压力、焊接时间或电流
% ~. B$ S8 U& O$ L' u8 G/ d& w. J
/ H" c' v, } i; X
, Y3 B3 K; F, Q) K9 B
增加电极头部面积
- Z+ J& b( Y3 _6 h% _: r
` c+ Y M$ _6 B) Z0 Q$ F% b- g5 s) \; u* C, p6 k& r. [7 Y$ Q( N
& a( R* U# @& s' m换用较软的电极; L* m J5 O: A# J+ ?
5 P0 b K( a7 l' N3 W7 g( o$ L K: q
" N7 q# n( t. h* |; m% F
: n* \& k3 Z" e |: H2 C, v金属喷溅
- Q; |5 L$ L x% y, }5 u; ^# P# a' \ W- j
3 S& V2 q1 S- Z# A4 W$ y/ B* j 清洗工件表面1 T0 h$ _. ]- q9 }% W# s
. } A5 A: L4 N" t( R& _; d
! s! o3 R- K0 t; Y8 q ) b9 _1 G& I$ p1 z
增加压力2 C& Q) H" a* b K( \
0 y2 k2 K' H$ o$ }
9 u- @ t4 M' E6 S+ k
+ b `6 V$ p4 o
减少焊接时
6 K7 k$ x; S* D a5 o9 n$ U5 D间或电流 |
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