在繼電器尤其是小型電磁繼電器的制造中大量采用了電阻點(diǎn)焊工藝,,隨著電磁繼電器的日趨小型化及技術(shù)等級(jí)的提高,采用了現(xiàn)代電子控制技術(shù)的精密焊接設(shè)備正逐步取代老式的設(shè)備,;同時(shí),,激光焊接技術(shù)也得到了廣泛的應(yīng)用。
1.精密電阻點(diǎn)焊的應(yīng)用
在繼電器的觸點(diǎn),、簧片,、支架、推桿,、外殼密封,、安裝板、隔磁片等部件中大量使用了電阻點(diǎn)焊工藝,。
1.1電阻點(diǎn)焊的原理
如圖1所示,工件在上下電極間被加壓,、通電,利用焦耳熱 Q=0.24I2RT使工件熔化,,冷卻結(jié)晶后產(chǎn)生熔焊核,。
1.2電阻點(diǎn)焊的5大要素
從焦耳熱的公式可看出 ,焊接電流、通電時(shí)間,、接觸電阻與發(fā)熱有直接關(guān)系,,而接觸電阻與焊接時(shí)的壓力密切相關(guān),此外,,電極端部的尺寸會(huì)影響電流密度從而影響發(fā)熱,,同時(shí),電極材料對(duì)熱平衡影響重大,從而影響焊接效果,。所以,我們稱焊接電流,、通電時(shí)間、焊接壓力,、電流密度,、電極材料為影響電阻點(diǎn)焊的5大要素。
1.2.1焊接電流,、通電時(shí)間
電阻點(diǎn)焊中,,焊接電流I、通電時(shí)間T非常重要,,其波形,、穩(wěn)定性直接影響焊接效果,而I與T的特性是由焊接電源本身決定的,,目前,,焊接電源主要有單相交流式,、電容儲(chǔ)能式、逆變式和晶體管式等4種,。幾種焊接電流的波形見圖2,,各種電阻點(diǎn)焊電源特點(diǎn)見表1。
1.2.2焊接壓力
焊接過(guò)程中壓力過(guò)小會(huì)產(chǎn)生飛濺,,焊接加壓機(jī)構(gòu)壓力的追隨性也很重要,。此外,在自動(dòng)點(diǎn)焊機(jī)中,,通常采用氣動(dòng)加壓方式,,而在小批量試制中,采用腳踩式加壓較為方便,。
1.2.3電極
電極的主要作用有導(dǎo)通電流,,此外,在繼電器的點(diǎn)焊中,,它通常還是工裝夾具的一部分,。常用的電極材料有鎘青銅、鉻青銅,、鉻鋯銅,、鎢銅合金、鉬銅合金,、鋁表面分散強(qiáng)化合金等,,電極無(wú)好壞之分,只有搭配是否合理之分,。電極選擇的一般原則是:
固有電阻大的工件選用固有電阻小的材料做電極,,固有電阻小的工件,選用固有電阻大的材料做電極,。如圖所示,,JQX-15F 的簧片與軛鐵的點(diǎn)焊,簧片一側(cè)采用WuCu電極,,而軛鐵一側(cè)采用CrCu電極,,這樣,熱量就會(huì)集中在工件結(jié)合面處,,焊接效果較好,。
1.3 繼電器中電阻點(diǎn)焊的特點(diǎn)
1.3.1 繼電器要點(diǎn)焊的工件通常導(dǎo)電、導(dǎo)熱性較好,,尺寸又小,,點(diǎn)焊時(shí)一般使用大電流、短時(shí)間即硬規(guī)范,。
1.3.2 繼電器零部件通常采用鍍鎳工藝,,因?yàn)殄儗拥娜埸c(diǎn)與母材差異較大,,現(xiàn)在點(diǎn)焊中通常采用兩段通電焊接,第一段去鍍層,第二段真正點(diǎn)焊,,通電曲線如圖4所示
這里需要格外注意的是,,最好采用電鍍鎳而不是化學(xué)鍍鎳,因?yàn)榛瘜W(xué)鍍鎳時(shí)溶液中通常加有有機(jī)物,有機(jī)物會(huì)隨同離子一起沉積于工件表面,,而這些沉積的有機(jī)物是很難去除的,。電鍍鎳時(shí),溶液中加的是無(wú)機(jī)物,,工件表面也就不會(huì)有有機(jī)物的沉積,。有機(jī)物對(duì)電阻點(diǎn)焊和熔焊都是非常不利的。此外,,因?yàn)楣饬羷┑脑?,鍍亮鎳的?chǎng)合很難焊接。
1.3.3 在繼電器部件的點(diǎn)焊中,,經(jīng)常會(huì)遇到工件厚度比較大的情況,,這時(shí)通常在一個(gè)工件上預(yù)先做好凸點(diǎn)或凸徑,這樣點(diǎn)焊就會(huì)變得很容易,,如密封繼電器支架與底座的點(diǎn)焊,,TO5 繼電器的封焊等。凸點(diǎn),、凸徑的尺寸取決于材料的厚度,。
1.3.4 在這里要重點(diǎn)介紹一下觸點(diǎn)的點(diǎn)焊。
1.3.4.1 通訊繼電器中接點(diǎn)的點(diǎn)焊
通訊繼電器中接點(diǎn)與簧片的尺寸都非常小,人工點(diǎn)焊非常困難,且效率低小,品質(zhì)難以保證,。在國(guó)外,,如西門子、松下,、歐姆龍,、神明等均采用自動(dòng)點(diǎn)焊,接點(diǎn)通常用絲材,,切斷后點(diǎn)焊在簧片帶料上,。此點(diǎn)焊機(jī)較復(fù)雜,難點(diǎn)主要在送絲機(jī)構(gòu)上?,F(xiàn)在,,國(guó)內(nèi)已仿制出此設(shè)備,運(yùn)行效果較好。此種點(diǎn)焊機(jī)對(duì)焊接電源的品質(zhì)要求很高,,基本上都是采用米亞基公司的逆變焊接電源IP-217A/IT-510B或晶體管式點(diǎn)焊電源 MDA-4000B,。圖5為國(guó)內(nèi)制造的接點(diǎn)自動(dòng)點(diǎn)焊機(jī)的實(shí)物,圖6 為使用該設(shè)備的接點(diǎn)焊接實(shí)物。
1.3.4.2密封繼電器中接點(diǎn),、簧片的點(diǎn)焊
密封繼電器簧片材料一般為AgMgNi鍍Au,,利用簧片壓苞做接點(diǎn)使用,其與引腳的點(diǎn)焊焊接一般采用電阻點(diǎn)焊,,但直接點(diǎn)焊兩者非常困難,,可用Cu-Zn做過(guò)渡片,如圖7所示,,這樣點(diǎn)焊就容易多了,。在俄羅斯北霞,也采用激光焊接此部件,焊接時(shí)工件位置的擺放有一定的技巧,且必須保證2/3以上熔接,否則,強(qiáng)度及接觸電阻均不能保證,。部分國(guó)內(nèi)廠家也已采用此焊接工藝,。
2.激光焊接的應(yīng)用
激光焊接已廣泛應(yīng)用于密封繼電器外殼與底座的密封以及第3代通訊繼電器中端子、安裝耳朵,、磁鋼,、隔磁片的點(diǎn)焊等,此外,,在汽車?yán)^電器中的簧片與軛鐵已大量使用激光連續(xù)點(diǎn)焊,。
2.1激光焊接的特點(diǎn)
激光焊接是利用激光束優(yōu)異的方向性和高功率密度等特點(diǎn)進(jìn)行工作 ,所以激光焊接具有焊接熱影響區(qū)小、焊后變形小等特點(diǎn),。雖然電子束與激光的能量密度相當(dāng),,但通常電子束需在真空條件下進(jìn)行焊接,所以設(shè)備較復(fù)雜、昂貴,也較難應(yīng)用于生產(chǎn)線中,??梢栽O(shè)想一下,如果第3代通訊繼電器生產(chǎn)線中使用的不是激光焊接而是電子束,那么設(shè)備將會(huì)變得多么龐大,。
2.2繼電器的密封焊接
繼電器的密封焊接是激光焊接在繼電器中重要的應(yīng)用之一,,繼電器密封結(jié)構(gòu)如圖8所示
繼電器罩殼材料一般為白銅(最好不含鋅,因?yàn)殇\在高溫時(shí)會(huì)蒸發(fā),,影響氣密性),底座材料一般為可閥合金或A10鋼,,為保證泄漏率達(dá)到10-9m3p/s,底座與外殼的間隙最好控制在0.01~0.03mm之間,,焊點(diǎn)重疊率應(yīng)在70%以上,。
此外,為保證泄漏率指標(biāo)達(dá)到要求,,對(duì)激光焊接機(jī)的要求也很高,。采用具有能量監(jiān)測(cè)單元的閉環(huán)控制的激光焊接機(jī)可得到穩(wěn)定的激光輸出,采用使激光輸出功率緩慢變化的漸強(qiáng)漸弱功能,,可使焊縫重疊部分也美觀平整,。
3.展望
隨著對(duì)繼電器品質(zhì)要求的不斷提高,,在制造過(guò)程中必將使用更多的采用現(xiàn)代電子控制技術(shù)的新的精密焊接設(shè)備,。