[发明专利]一种异种丝材十字交叉电阻焊工艺

说明书

技术领域

本发明是涉及一种异种丝材十字交叉电阻焊工艺，尤其是适用于易熔材料能够难熔材料表面润湿铺展的异种材料组合的异种丝材十字交叉电阻焊。

背景技术

电阻焊是通过工件内部产生的电阻热在待焊部位形成熔核实现连接。焊接过程中上下电极对被焊接工件施加一定压力，焊接电流通过焊件，利用电阻热熔化母材金属，并形成连接。在电阻焊中一般采用搭接接头形式，如片与片、丝与丝、或者丝与片的连接方式。对于丝与丝的连接方式，常采用十字交叉丝的形式，这种连接方式主要用于电子或医疗器件中的电气互连，如：传感器、继电器、电池、植入式心脏起搏器等。

丝材十字交叉电阻焊的接头形成机理比较复杂，在丝与丝接触的初期，类似于电阻凸焊，在其焊接过程中，接头发生显著的塌陷而导致接触面积增加，焊接后期却像片材的微电阻焊，连接工艺的不确定因素很多。因此，丝材十字交叉电阻焊的工艺很难控制，连接机理也很复杂。

对于同种材质丝材的十字交叉电阻焊，学者们有部分研究。例如纯镍丝的十字交叉电阻焊等。研究发现最终形成固态焊的接头。其接头形成过程如下：冷丝塌陷、表面熔化、熔融相挤出、固态结合。同时，研究认为表面熔化及随后的液相挤出有利于产生更多的“新鲜金属”，形成较强的固态焊接头。在304SUS，Nitinol丝的电阻焊同样发现了类似的连接过程。

对于异种材质丝材的十字交叉电阻焊，其焊接性很差，接头中易产裂纹及沟槽缺陷，力学性能很差。被焊丝材的物理特性的差异已经阻碍了异种丝材微电阻焊的进展。因此，如何进行异种丝材的可靠的电阻焊是一个巨大挑战。

对于异种材料或者不等厚度材料的电阻焊已有一些研究。大都采用调整熔核偏移的方法控制焊接质量。主要方法有：采用不同几何形状、不同材料、以及不同表面状态的电极；改变电极的水冷条件；采用工艺垫片；改变焊接时序等。但是，对于异种材料的十字交叉电阻焊，通过改变电极尺寸或电极材料的办法效果不明显。因为丝材与电极的初始接触为一条线，通过线状接触表面散热，其作用有限。因此，改变焊接时序是电阻焊中调整热平衡的可选方法。电阻焊中常采用硬规范进行焊接，因通电时间短，使工件间接触电阻的产热影响增大，产生所需要的结合面熔核。采用强规范进行焊接的作用就是增大接触电阻在整个焊接过程中的影响。但是，十字交叉丝材在硬规范下进行电阻焊时，丝有较大的冷变形，接触面积增大，产热量减小，实际连接的区域也变小，接头强度也很小。因此，在异种丝材十字交叉电阻焊中，理想的焊接过程应该是：在焊接初始阶段使用较低的电极压力以获得足够的发热量，之后增加压力以获得大的结合区域，缓解结合面处产热非平衡的现象，有助于获得力学性能良好的异种丝材电阻焊接头。

本发明公开了一种异种丝材十字交叉电阻焊工艺，其特征是工艺方法为：采用多种不同的电流与压力组合，在第一个脉冲中，采用大电极压力以及小焊接电流，减小电极与被焊丝之间的接触电阻，以减少电极粘接；增加接触面积，减少飞溅。而在第二个脉冲中，采用小的电极压力、大焊接电流，提高接触电阻的产热比例可以缓解结合面处产热非平衡的现象，以便在结合面上产生足够多的熔化金属，填充因结构因素所产生的沟槽，增加接头的强度。本发明的技术效果：该工艺方法适用于异种丝材十字交叉电阻焊，特别是易熔材料能够难熔材料表面润湿铺展的异种材料组合；该工艺方法能够实现异种丝材的高效连接，避免了其他焊接方法所要求的特殊工装，减少焊接成本，大幅提高焊接效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种异种丝材十字交叉电阻焊工艺，该连接工艺克服异种丝材十字交叉焊接时形成沟槽缺陷和界面非平衡加热的问题，连接效果好，减少焊接成本，大幅提高焊接效率。

本发明是这样来实现的，一种异种丝材十字交叉电阻焊工艺，其特征是工艺方法步骤如下：采用多脉冲直流电阻焊机，被焊丝相互垂直放置于两电极之间，焊接时，上电极下移夹紧被焊丝，接触后通入电流，选择双脉冲电流波形，配合调整电极压力，完成焊接循环过程后，上下电极自动分离，获得异种丝材十字交叉电阻焊接头。

本发明所述的多脉冲直流电阻焊机，其特征是可设置多种不同的焊接电流及电极压力组合。

本发明所述的双脉冲电流波形，其特征是在第一个脉冲中，采用大电极压力以及小焊接电流。而在第二个脉冲中，采用小的电极压力、大焊接电流。

本发明所述的被焊丝放置方式为熔点较低的丝材放置在上面，而熔点较高的丝材放置在下面。

本发明所述的异种丝材十字交叉电阻焊接头，其连接方式通常为熔钎焊连接。