[发明专利]薄金属片结构电阻/超声波复合点焊方法

说明书

技术领域

本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种薄金属片结构电阻/超声波复合焊接方法。

背景技术

薄金属结构的应用愈来愈广，现已普及到电子工业、航天航空、汽车工业、医疗器械以及日常生活各个领域。薄金属结构的厚度很薄(一般不超过0.3mm)，其焊接方法及工艺也成为一大难题。

电阻焊是将被焊金属工件压紧于两个电极之间，并通以电流，利用电流经过工件接触面及临近区域产生的电阻热，将其局部加热到熔化或塑性状态，使之形成金属结合的一种连接方法。电阻焊对于焊件表面清洁度要求较高，且为确保焊件间的导电性需要进行去氧化膜处理。对于厚度极薄的金属片，很难将熔核大小控制到适宜尺寸，熔核过小会导致焊点强度下降，偏大的熔核所产生的应力集中又会对薄金属片构件性能产生极为显著的不利影响。

超声波焊接是利用超声波的高频机械振动能量，对工件接头进行内部加热和表面清理，同时对工件施加压力来实现焊接的一种压焊方法。进行超声波焊接时，既不向工件输进电流，也不使用外加的高温热源，接头是在母材不发生熔化的情况下形成的固相焊接。金属超声波焊接需用功率随工件厚度及硬度的提高呈指数剧增，因而只限于丝、箔、片、条、带等薄件的焊接。且超声波焊接不限制于导电材料的焊接，还可焊接单侧包裹绝缘材料的金属片。

超声波在焊接领域中的应用极为广泛。在扩散焊过程中，常常引入超声波振动以加速扩散过程，并消除氧化膜；钎焊过程中可利用超声振动系统产生的弹性能通过表面空穴作用减少或去掉金属氧化膜，还可大大减少空洞、控制接头厚度、使钎料铺展更均匀；在熔化焊过程中，超声振动可以细化晶粒。

发明内容

基于以上不足之处，本发明提出一种针对薄金属片结构电阻/超声波复合焊接方法，即在压头间通入电流，使得工件接触面及邻近区域产生电阻热，同时利用超声波使工件接触面振动摩擦产热，工件在两种热源复合条件下形成稳固焊点。

本发明的所采用的技术方案是：一种薄金属片结构电阻/超声波复合点焊方法，将需要焊接的两个薄金属片置于底座上，其中一个薄金属片绝缘侧向下紧贴底座，采用单侧并排双压头于另一个无绝缘材料包裹的薄金属片之上施加压力，在单侧并排双压头间通入电流，使得工件接触面及邻近区域产生电阻热，同时利用超声波使工件接触面摩擦产热，停止施加超声波并断电后，压头维持压力一段时间，即形成稳固的焊点；所述的薄金属片为厚度0.05-0.3mm，金属为铜、铝、铁、钼、镍、钛、银或及其以上所述的合金。

本发明还具有如下特征：

1、焊接过程中，压头压力大小为0.1-1.2kN，超声波谐振频率为20-75kHz，振幅为5-25μm。

2、压头间通入的焊接电流为0.5-5kA，维持焊接时间为0.5-3s，焊接完成后，压头维持压力3-8s。

本发明具有如下显著效果：

一、超声波作用下，焊件接触面间相互摩擦可去除氧化膜，故焊前不需要进行去氧化膜处理；

二、采用单侧并排双压头，可焊接单侧包裹绝缘材料的金属试件；

三、超声波的加入可使电阻焊功率适当减小，熔核区域体积缩小，焊件通过熔核及接触面固相连接而结合，焊件性能提高；

四、超声波可细化熔核区晶粒，提高焊接质量。

附图说明

图1为薄紫铜片电阻/超声波复合点焊示意图；

具体实施方式

本发明采用电阻/超声波复合焊接方法点焊连接薄金属片结构，熔核区域体积缩小、固相连接面积扩大、晶粒细化，焊件性能提高。

实施例1

如图1所示，本发明提出的电阻-超声复合点焊技术适用于厚度0.05-0.3mm的薄金属片，可焊接铜、铝、铁、钼、镍及其以上所述合金等材料。焊接过程中，将需要焊接的两个薄金属片置于底座上，其中一个薄金属片绝缘侧1向下紧贴底座，采用单侧并排双压头2于另一个无绝缘材料包裹的薄金属片3之上施加压力，在单侧并排双压头3间通入电流，使得工件接触面及邻近区域产生电阻热，同时利用超声波使工件接触面摩擦产热，停止施加超声波并断电后，压头维持压力一段时间，即形成稳固的焊点。

实施例2