專(zhuān)利名稱(chēng)：電阻熱與超聲振動(dòng)復(fù)合加熱釬焊設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是一種焊件的釬焊設(shè)備，具體是指電阻熱與超聲振動(dòng)復(fù)合加熱 釬焊設(shè)備，用于釬焊溫度高于被連接材料再結(jié)晶溫度以上、既要求保證接頭連接質(zhì)量又要 求盡量降低對(duì)被連接材料性能損傷的特種硬釬焊情況。
背景技術(shù)：
在通訊、醫(yī)療、航空與汽車(chē)等領(lǐng)域的各種檢測(cè)、傳感等電氣裝備相關(guān)零部件的制 造過(guò)程中，經(jīng)常應(yīng)用特種材料或功能材料構(gòu)成零部件，這些材料一般是由特定的溫度條件 下通過(guò)特殊處理制備而具有特種物理性能，所以利用這些材料制造相關(guān)零部件時(shí)，對(duì)其 加工溫度及加工時(shí)間要求嚴(yán)格控制，以便最大程度上減少因焊接過(guò)程而對(duì)其造成性能損 傷。例如，鈹銅材料，是通過(guò)淬火時(shí)效處理后(一般淬火溫度約300 400°C，時(shí)間為90 120min)得到的特種材料，其應(yīng)用在儀器儀表的彈片結(jié)構(gòu)中需要硬釬焊加工，釬焊溫度一般 為400 700°C。為了最大限度地保證材料的特種性能，需要嚴(yán)格控制其加熱溫度且縮短加 熱時(shí)間，才能減少對(duì)材料的熱輸入、不破壞材料的原始組織。目前，常用的硬釬焊設(shè)備主要有⑴爐溫加熱釬焊設(shè)備；(2)鹽浴加熱釬焊設(shè)備。 這兩種設(shè)備都屬于整體加熱形式，且加熱時(shí)間較長(zhǎng)，一般不適合特種材料的結(jié)構(gòu)件釬焊。局 部加熱設(shè)備有(1)火焰加熱釬焊設(shè)備；(2)感應(yīng)加熱釬焊設(shè)備；(3)電弧加熱釬焊設(shè)備。雖 然比整體加熱釬焊設(shè)備有利于控制對(duì)材料的能量輸入?yún)^(qū)域，但是其輸入能量斑點(diǎn)直徑較大 (一般為厘米級(jí))，且不能精密控制。精密部件局部加熱設(shè)備有(1)激光加熱釬焊設(shè)備；(2) 電阻加熱釬焊設(shè)備。這兩種設(shè)備能實(shí)現(xiàn)局部精密熱量輸入，且熱量輸入斑點(diǎn)可以控制到毫 米級(jí)。但是，由于快速加熱和冷卻的原因釬焊點(diǎn)潤(rùn)濕鋪展效果不良，釬焊接頭存在大量的氣 孔，降低接頭的機(jī)械性能。因此，需要開(kāi)發(fā)一種特種局部加熱釬焊設(shè)備，既保證局部精密加熱又能保證釬料 的良好鋪展，減少接頭的缺陷，最大程度上減少對(duì)被焊材料的物性損傷。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種電阻熱與超聲振動(dòng)復(fù)合加熱釬焊設(shè)備，該釬焊設(shè)備 能夠?qū)崿F(xiàn)精密局部加熱釬焊，并在稍高于釬料熔點(diǎn)溫度下以最小電流和最短時(shí)間完成施 焊，而且明顯提高電阻釬焊接頭釬料的潤(rùn)濕鋪展效果，大幅減少釬焊接頭氣孔，提高釬焊接 頭的機(jī)械可靠性，最大限度地保持被焊材料的物性。本實(shí)用新型的上述目的通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)電阻熱與超聲振動(dòng)復(fù)合加熱釬 焊設(shè)備，它包括工作臺(tái)和夾持焊件的夾具，其特征在于所述釬焊設(shè)備還包括電阻焊加熱裝 置和超聲振動(dòng)裝置，所述電阻焊加熱裝置安裝在工作臺(tái)上，與焊件的下表面相接觸，向焊件 提供電阻熱，所述超聲振動(dòng)裝置包括超聲換能器、超聲換能器的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及安裝超聲換 能器的支撐架，所述超聲換能器的壓頭與焊件的上表面相接觸，通過(guò)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)其 動(dòng)作，向焊件施加超聲振動(dòng)壓力，超聲振動(dòng)壓力和電阻熱共同作用于釬焊焊件。[0007]本實(shí)用新型中，所述電阻焊加熱裝置包括正電極、負(fù)電極和電源控制箱，所述的正 電極和負(fù)電極并列安裝在所述工作臺(tái)上，并分別與所述電源控制箱相連，所述電源控制箱 設(shè)有控制開(kāi)關(guān)，兩電極之間留有間隙，兩電極的上表面分別與焊件的下表面相接觸。所述兩電極之間的間隙為0. 1mm。本實(shí)用新型中，所述超聲換能器的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括鉛垂壓力驅(qū)動(dòng)器和振動(dòng)壓力驅(qū)動(dòng) 器，其中，所述的鉛垂壓力驅(qū)動(dòng)器包括空氣壓縮機(jī)以及與之相連的氣缸，氣缸的活塞桿與所 述的超聲換能器相連，所述的支撐架安裝有沿鉛垂方向設(shè)置的導(dǎo)軌，所述的超聲換能器安 裝在導(dǎo)軌上并且能夠在氣缸驅(qū)動(dòng)下沿導(dǎo)軌移動(dòng)以向焊件施加預(yù)壓的鉛垂壓力；所述的振動(dòng) 壓力驅(qū)動(dòng)器為超聲波發(fā)生器，超聲波發(fā)生器具有控制開(kāi)關(guān)，所述超聲波發(fā)生器與所述超聲 換能器通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)相連，向所述超聲換能器提供鉛垂方向的振動(dòng)能量，以向焊件施加鉛垂方 向的振動(dòng)壓力。所述超聲換能器的壓頭材質(zhì)為絕緣樹(shù)脂。本實(shí)用新型的工作原理是并行排列電阻焊正、負(fù)電極，裝卡預(yù)置釬料的被焊材料 使其連接位置處于兩電極正上方，驅(qū)動(dòng)超聲換能器帶動(dòng)壓頭向下運(yùn)動(dòng)壓緊被焊材料，觸發(fā) 電阻焊電流控制開(kāi)關(guān)，利用界面電阻產(chǎn)熱加熱釬料，同步或延遲、或提前觸發(fā)超聲振動(dòng)控制 開(kāi)關(guān)，在電阻熱與鉛垂方向高頻超聲振動(dòng)聯(lián)合作用下完成釬焊過(guò)程。復(fù)合超聲振動(dòng)有效降 低了電阻焊電流、縮短釬焊時(shí)間，能實(shí)現(xiàn)稍高于釬料熔點(diǎn)下最小電流、最短高溫停留時(shí)間的 釬焊連接，極大地保持了被連接材料的物理性能，同時(shí)超聲振動(dòng)去除接頭內(nèi)氣孔，提高接頭 連接強(qiáng)度。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的釬焊設(shè)備能夠用于釬焊溫度高于被連接材料再結(jié) 晶溫度以上、既要求保證接頭連接質(zhì)量(如無(wú)明顯氣孔、較高接合強(qiáng)度等性能)又要求盡量 降低對(duì)被連接材料性能損傷(如硬度、彈性、顯微組織等性能)的特種硬釬焊情況，可應(yīng)用 于諸如儀器儀表與汽車(chē)電氣裝備中，連接器、耐用開(kāi)關(guān)、高靈敏傳感器、高彈性接點(diǎn)、高強(qiáng)彈 簧等精密部件的釬焊連接領(lǐng)域，既要釬焊接頭具有較高強(qiáng)度，又要保持被焊材料某種(些) 特定物理性能，比如硬度、彈性等。同時(shí)本實(shí)用新型的釬焊設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便且具有 較好的釬焊效果，降低施焊電流和時(shí)間，節(jié)約能源，提高效率。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。


圖1是本實(shí)用新型釬焊設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型施焊部分的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型釬焊原理示意圖。
具體實(shí)施方式
如
圖1至圖3所示的電阻熱與超聲振動(dòng)復(fù)合加熱釬焊設(shè)備，它包括工作臺(tái)11和夾 持焊件的夾具12，工作臺(tái)裝置1由帶有定位孔的厚絕緣樹(shù)脂板底座制成，釬焊設(shè)備還包括 電阻焊加熱裝置和超聲振動(dòng)裝置，電阻焊加熱裝置安裝在工作臺(tái)11上，與焊件的下表面相 接觸，向焊件提供電阻熱，超聲振動(dòng)裝置包括超聲換能器31、超聲換能器的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及安 裝超聲換能器的支撐架35，超聲換能器31的絕緣樹(shù)脂制成的壓頭33與焊件的上表面相接觸，通過(guò)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)其動(dòng)作，向焊件施加超聲振動(dòng)壓力，超聲振動(dòng)壓力和電阻熱共同 作用于釬焊焊件。所述的電阻焊加熱裝置包括正電極21、負(fù)電極22和電源控制箱25，正電極21和 負(fù)電極22并列安裝在工作臺(tái)11的定位孔上，并分別通過(guò)銅質(zhì)導(dǎo)線(xiàn)23、24與電源控制箱25 相連，電源控制箱25設(shè)有控制開(kāi)關(guān)51，其電流在0 3A范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，焊接時(shí)間在0 2分鐘范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，正電極21、負(fù)電極22之間留有0. Imm的間隙，兩電極的上表面分別 與焊件的下表面相接觸。所述超聲換能器的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括鉛垂壓力驅(qū)動(dòng)器和振動(dòng)壓力驅(qū)動(dòng)器，其中，鉛垂 壓力驅(qū)動(dòng)器包括空氣壓縮機(jī)41以及與之相連的氣缸42，氣缸42的活塞桿與超聲換能器31 相連，支撐架安裝有沿鉛垂方向設(shè)置的導(dǎo)軌32，超聲換能器31安裝在導(dǎo)軌32上并且能夠 在氣缸驅(qū)動(dòng)下沿導(dǎo)軌移動(dòng)以向焊件施加預(yù)壓的鉛垂壓力；振動(dòng)壓力驅(qū)動(dòng)器為超聲波發(fā)生器 34，超聲波發(fā)生器34具有控制開(kāi)關(guān)52，超聲波發(fā)生器34與超聲換能器31通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)相連，向 超聲換能器31提供鉛垂方向的振動(dòng)能量，以向焊件施加鉛垂方向的振動(dòng)壓力，超聲換能器 31的高頻振動(dòng)由超聲波發(fā)生器34控制，超聲頻率為20 30kHz，超聲功率在0 300W范 圍內(nèi)十檔可選。超聲發(fā)生器34和電源控制箱25的觸發(fā)時(shí)間由控制開(kāi)關(guān)51、52分別控制，可設(shè)置 超聲發(fā)生器觸發(fā)延遲/提前時(shí)間，也可通過(guò)單一開(kāi)關(guān)觸發(fā)電阻焊電源控制箱和超聲發(fā)生 器，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電阻熱和超聲振動(dòng)的觸發(fā)。如圖2所示，電阻焊加熱裝置的正電極21和負(fù)電極22并列平行放置，釬焊預(yù)壓力 通過(guò)鉛垂壓力驅(qū)動(dòng)器的氣缸向超聲換能器31施加，焊件7和焊件8之間為釬料6，焊件7位 于上部，與超聲換能器31的壓頭33相接觸，焊件8位于下部，與正、負(fù)電極21、22相接觸。如圖3所示，本實(shí)用新型的電阻熱與超聲振動(dòng)復(fù)合加熱的原理是通過(guò)超聲換能器 31對(duì)被焊工件施加壓力壓緊被焊材料，電流通過(guò)正電極21流向被焊材料，因界面電阻效應(yīng) 產(chǎn)熱，在電阻熱和鉛垂方向高頻超聲換能器振動(dòng)聯(lián)合作用下，釬料片熔化并潤(rùn)濕鋪展待焊 表面，超聲空化作用使熔融釬料內(nèi)部以及釬料與待焊表面之間界面上的氣孔去除，形成釬 焊接頭。本實(shí)用新型電阻焊電源加熱和超聲換能器振動(dòng)可以同時(shí)進(jìn)行；也可以先啟動(dòng)電阻 焊電源加熱，延遲0. 1 Is后再啟動(dòng)超聲換能器振動(dòng)；也可以先啟動(dòng)超聲換能器振動(dòng)，延遲 0. 1 Is后再啟動(dòng)電阻焊電源加熱。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的復(fù)合加熱釬焊設(shè)備在電阻加熱電源的參數(shù)設(shè)定下 精密控制對(duì)被焊工件的加熱溫度，保證釬料合金剛剛?cè)刍曊駝?dòng)促進(jìn)熔融釬料合金潤(rùn) 濕鋪展，改善由于工件表面的狀態(tài)和加熱溫度不充分的原因造成釬料的潤(rùn)濕鋪展效果不理 想或接頭處殘留氣孔，從而在較低溫、較短時(shí)間內(nèi)，即臨界工藝窗口下形成高質(zhì)量的釬焊連 接接頭。
權(quán)利要求電阻熱與超聲振動(dòng)復(fù)合加熱釬焊設(shè)備，它包括工作臺(tái)(11)和夾持焊件的夾具(12)，其特征在于所述釬焊設(shè)備還包括電阻焊加熱裝置和超聲振動(dòng)裝置，所述電阻焊加熱裝置安裝在工作臺(tái)上(11)，與焊件的下表面相接觸，向焊件提供電阻熱，所述超聲振動(dòng)裝置包括超聲換能器(31)、超聲換能器的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及安裝超聲換能器的支撐架(35)，所述超聲換能器(31)的壓頭(33)與焊件的上表面相接觸，通過(guò)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)其動(dòng)作，向焊件施加超聲振動(dòng)壓力，超聲振動(dòng)壓力和電阻熱共同作用于釬焊焊件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電阻熱與超聲振動(dòng)復(fù)合加熱釬焊設(shè)備，其特征在于所述電 阻焊加熱裝置包括正電極(21)、負(fù)電極(22)和電源控制箱(25)，所述的正電極(21)和負(fù) 電極(22)并列安裝在所述工作臺(tái)(11)上，并分別與所述電源控制箱(25)相連，所述電源 控制箱(25)設(shè)有控制開(kāi)關(guān)(51)，兩電極之間留有間隙，兩電極的上表面分別與焊件的下表 面相接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電阻熱與超聲振動(dòng)復(fù)合加熱釬焊設(shè)備，其特征在于所述兩 電極之間的間隙為0. 1mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電阻熱與超聲振動(dòng)復(fù)合加熱釬焊設(shè)備，其特征在于所述超 聲換能器的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括鉛垂壓力驅(qū)動(dòng)器和振動(dòng)壓力驅(qū)動(dòng)器，其中，所述的鉛垂壓力驅(qū)動(dòng) 器包括空氣壓縮機(jī)(41)以及與之相連的氣缸(42)，氣缸(42)的活塞桿與所述的超聲換能 器(31)相連，所述的支撐架安裝有沿鉛垂方向設(shè)置的導(dǎo)軌(32)，所述的超聲換能器(31)安 裝在導(dǎo)軌(32)上并且能夠在氣缸驅(qū)動(dòng)下沿導(dǎo)軌移動(dòng)以向焊件施加預(yù)壓的鉛垂壓力；所述 的振動(dòng)壓力驅(qū)動(dòng)器為超聲波發(fā)生器(34)，超聲波發(fā)生器(34)具有控制開(kāi)關(guān)(52)，所述超聲 波發(fā)生器(34)與所述超聲換能器(31)通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)相連，向所述超聲換能器(31)提供鉛垂方 向的振動(dòng)能量，以向焊件施加鉛垂方向的振動(dòng)壓力。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電阻熱與超聲振動(dòng)復(fù)合加熱釬焊設(shè)備，其特征在于所述超 聲換能器的壓頭(33)材質(zhì)為絕緣樹(shù)脂。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了電阻熱與超聲振動(dòng)復(fù)合加熱釬焊設(shè)備，它包括工作臺(tái)和夾持焊件的夾具，所述釬焊設(shè)備還包括電阻焊加熱裝置和超聲振動(dòng)裝置，所述電阻焊加熱裝置安裝在工作臺(tái)上，與焊件的下表面相接觸，向焊件提供電阻熱，所述超聲振動(dòng)裝置包括超聲換能器、超聲換能器的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及安裝超聲換能器的支撐架，所述超聲換能器的壓頭與焊件的上表面相接觸，通過(guò)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)其動(dòng)作，向焊件施加超聲振動(dòng)壓力，超聲振動(dòng)壓力和電阻熱共同作用于釬焊焊件。本實(shí)用新型有效降低了電阻焊電流、縮短釬焊時(shí)間，能實(shí)現(xiàn)稍高于釬料熔點(diǎn)下最小電流、最短高溫停留時(shí)間的釬焊連接，保持了被連接材料的物理性能，同時(shí)超聲振動(dòng)去除接頭內(nèi)氣孔，提高接頭連接強(qiáng)度。
文檔編號(hào)B23K1/06GK201693266SQ201020235980
公開(kāi)日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2010年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月23日
發(fā)明者何麗嬌, 李明雨, 杜彬, 王宏芹, 王玲, 王鵬程, 胡嘉琦, 計(jì)紅軍, 趙新, 鄧梅玲, 陸永飛 申請(qǐng)人:廣州電器科學(xué)研究院;哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳研究生院