冷壓焊?影響因素
油膜、水膜和其他雜質(zhì)會(huì)嚴(yán)重影響冷壓焊的質(zhì)量,。金屬氧化膜也會(huì)影響冷壓焊的質(zhì)量。對(duì)接冷壓焊時(shí),結(jié)合面處的的氧化物等有害雜質(zhì)可在多次頂鍛過(guò)程中被作為飛邊擠出,因此對(duì)接冷壓焊時(shí)待焊部位的表面清理只需清除油污、水等有害雜質(zhì)【2】即可。
總壓縮量是影響對(duì)接冷壓焊接頭性能的重要因素。對(duì)接冷壓焊的塑性變形程度用總壓縮量L表示,它等于工件伸出長(zhǎng)度與頂鍛次數(shù)的乘積??偪s進(jìn)量有一個(gè)最佳值,過(guò)高和過(guò)低都會(huì)使拉壓強(qiáng)度降低,比如用φ8mm的鋅合金棒材進(jìn)行對(duì)接冷壓焊。當(dāng)總壓縮量為20mm時(shí),鋅合金對(duì)接冷壓焊接頭抗拉強(qiáng)度465MPa,達(dá)到最大值,增加總壓縮量,接頭抗拉強(qiáng)度反而降低了;當(dāng)總壓縮量過(guò)小時(shí),接頭強(qiáng)度明顯降低,并可能出現(xiàn)焊接失敗。一般要使金屬間距離達(dá)到
焊接壓力既與被焊材料的強(qiáng)度和工件斷面有關(guān),又與焊接模具的結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)。冷壓焊過(guò)程中。由于塑性變形產(chǎn)生硬化和模具對(duì)金屬的約束力,工件上單位壓力增大。對(duì)接冷壓焊時(shí),工件隨變形的進(jìn)行而被墩粗,工件的名義斷面積不斷增大。結(jié)果使得焊接末期所需的焊接壓力比焊接初始時(shí)的焊接壓力要大的多。因此選擇焊接壓力應(yīng)該以焊接末期時(shí)最大的焊接壓力為準(zhǔn)。一般鋅合金冷壓對(duì)接焊時(shí),單位面積的焊接壓力大于2100MPa。
冷壓焊結(jié)合過(guò)程一般對(duì)工件待連接表面的粗糙度沒(méi)有很高的要求,經(jīng)過(guò)軋制、剪切或車(chē)削的表面都可以應(yīng)用。只有當(dāng)塑性變形量小于20%時(shí),才要求表面有較低的粗糙度。對(duì)于帶有微小溝槽的凹凸不平的表面,在強(qiáng)烈的塑性變形過(guò)程中有利于整個(gè)界面的切向位移,使兩金屬的接觸面積增大,當(dāng)塑性變形達(dá)到一定程度時(shí),兩金屬的結(jié)合面積不再增大,而不能使所有的金屬接觸面都能達(dá)到原子間力的作用范圍而形成結(jié)合力。此時(shí)所表現(xiàn)的變形為基體金屬的變形。因此,金屬表面的粗糙度對(duì)冷壓焊結(jié)合強(qiáng)度也有一定的影響。
對(duì)接冷壓焊時(shí),獲得合格接頭的關(guān)鍵因素是要有足夠的壓縮量,對(duì)于塑性好,變形硬化不強(qiáng)烈的金屬工件的壓縮量通常小于或等于直徑或厚度,焊接時(shí)使構(gòu)建的伸出長(zhǎng)度等于壓縮長(zhǎng)度可一次頂鍛焊成,對(duì)于硬度較大形變較強(qiáng)的金屬,壓縮量通常大于或等于焊件的直徑或厚度,需要多次頂鍛才能焊成,對(duì)于大多數(shù)材料頂鍛數(shù)一般不能大于三次。
1焊接在允許的形變速度之下不會(huì)引起接頭升溫,也不存在界面原子的擴(kuò)散,固沒(méi)有軟化區(qū)、熱影響區(qū)和脆性金屬中間相。
2結(jié)合面呈現(xiàn)復(fù)雜的峰谷和犬牙交錯(cuò)的空間形態(tài),接觸面大,同種金屬接頭強(qiáng)度不低于母材。異種金屬接頭強(qiáng)度不低于金屬?gòu)?qiáng)度
3結(jié)合界面大,又無(wú)中間相,所以接頭的導(dǎo)電性、抗腐蝕性能優(yōu)良。
4壓力是唯一的外加能量。單位壓力通常要比被焊材料的屈服強(qiáng)度大許多倍。
5不需加熱、填料,設(shè)備簡(jiǎn)單,節(jié)省能源。
6易于操作和自動(dòng)化,焊接質(zhì)量穩(wěn)定,生產(chǎn)率高,成本低。
7在大截面工件的焊接時(shí)設(shè)備較龐大,搭接焊后工件表面有較深的壓坑
8不用焊劑,無(wú)污染
9焊接頭不會(huì)腐蝕,溫度不升高,材料結(jié)晶狀態(tài)不變
10通過(guò)冷焊機(jī)飛邊后,容易去除,表面光潔
11金屬組織部發(fā)生再結(jié)晶和軟化、退火現(xiàn)象,機(jī)械強(qiáng)度不會(huì)降低
12對(duì)焊接材料的性能、厚度以及焊接壓力、以及對(duì)焊時(shí)的頂鍛壓力都有個(gè)比較嚴(yán)格的約束
13焊接質(zhì)量穩(wěn)定,不受電壓波動(dòng)影響
14適合不允許升溫的產(chǎn)品,有些金屬焊接時(shí)會(huì)因升溫而母相軟化,冷壓焊是不錯(cuò)的選擇
冷壓焊冷壓接焊機(jī)
冷壓焊接設(shè)備主要分為3大類(lèi):手提式、臺(tái)式和動(dòng)力式。
手提式冷壓焊機(jī)通常用在拉絲機(jī)的放線(xiàn)架、漆包線(xiàn)、束纜或絞線(xiàn)機(jī)上,它的最大優(yōu)點(diǎn)是能在有限的空間內(nèi)進(jìn)行作業(yè),攜帶方便。
焊接范圍:銅ф0.10~1.20mm,鋁ф0.10~1.20mm
臺(tái)式冷焊機(jī)是固定在有兩個(gè)輪子的小車(chē)上,移動(dòng)方便。
焊接范圍:銅ф0.30~3.25mm,鋁ф0.30~4.70mm
對(duì)于焊接線(xiàn)徑較大的冷焊機(jī),靠手動(dòng)來(lái)操作是不可能的。因此設(shè)計(jì)了由氣動(dòng)、電動(dòng)或液壓傳動(dòng)的冷焊機(jī)。設(shè)備的底部安裝有輪子,可以移動(dòng)。
焊接范圍:銅ф1.00~13.00mm,鋁ф1.00~20.00mm
徑流系數(shù)主要受集水區(qū)的地形、流域特性因子、平均坡度、地表植被情況及土壤特性等的影響。徑流系數(shù)越大則代表降雨較不易被土壤吸收,亦即會(huì)增加排水溝渠的負(fù)荷。
主要是指礦物成分及微觀(guān)結(jié)構(gòu)兩方面。礦物成分:膨脹土含大量的活性粘土礦物,如蒙脫石和伊利石,尤其是蒙脫石,比表面積大,在低含水量時(shí)對(duì)水有巨大的吸力,土中蒙脫石含量的多寡直接決定著土的脹縮性質(zhì)的大小。微觀(guān)...
搖床運(yùn)動(dòng)的不對(duì)稱(chēng)性它對(duì)礦粒沿縱向的選擇性搬運(yùn)及床層的松散影響很大。適宜的不對(duì)稱(chēng)性,要求既能保證較好的選擇性搬運(yùn)性能,又保證床層的充分松散。對(duì)較難松散和較易搬運(yùn)的粗粒物料,不對(duì)稱(chēng)性可小些,對(duì)較易松散,但...
冷壓焊設(shè)備
不同焊接類(lèi)型其模具各異,對(duì)接冷壓焊模具為鉗口;搭接冷壓焊點(diǎn)焊的模具為壓頭,縫焊的模具為壓輪等。
鉗口分固定和活動(dòng)兩組,各由兩個(gè)相互對(duì)稱(chēng)的半模組成,各夾持一個(gè)工件。鉗口作用除夾緊工件外,主 要是傳遞壓力,控制塑性變形大小和切掉飛邊。
鉗口端頭結(jié)構(gòu)有槽形鉗口、尖形鉗口、平形鉗口和復(fù)合鉗口等形式,其中尖形鉗口有利于金屬的流動(dòng),能擠掉飛邊,所需焊接壓力小等,但它易崩刃口。為此在刃口外設(shè)置護(hù)刃環(huán)和溢流槽(容納飛邊),圖7-4-3 為應(yīng)用最廣的復(fù)合鉗口。
為了防止頂鍛過(guò)程中工件在鉗口內(nèi)打滑,除有足夠夾緊力外,還需增加鉗口內(nèi)腔的摩擦系數(shù),通常是在內(nèi)腔表面加工深度不大的螺紋溝槽。內(nèi)腔的形狀尺寸與焊件相適應(yīng),焊件規(guī)格變化,則需更換鉗口。
刃口是關(guān)鍵部位,其厚度一般為2mm左右,楔角為50°~60°,該處須進(jìn)行磨削加工以減小頂鍛時(shí)變形金屬流動(dòng)的阻力,不至卡住飛邊,鉗口工作部位的硬度控制在HRC45~55.
(1)搭接點(diǎn)焊壓頭
冷壓點(diǎn)焊分單點(diǎn)點(diǎn)焊和多點(diǎn)點(diǎn)焊,單點(diǎn)焊又分雙面點(diǎn)焊和單面點(diǎn)焊。點(diǎn)焊用的壓頭形狀有圓形(實(shí)心或空心)、矩形、菱形、或環(huán)形等。
壓頭尺寸按工件厚度t確定。圓形壓頭直徑d(見(jiàn)圖7-4-4,)和矩形壓頭的寬度b要適當(dāng),典型壓頭尺寸為d=(1~1.5)t,或b=(1~1.5)t.矩形壓頭的長(zhǎng)邊取(5~6)b。如果屬不等厚點(diǎn)焊,則壓頭尺寸d=2t1或b=2t1,t1為薄件厚度。
冷壓點(diǎn)焊的壓縮率是由壓頭壓入深度來(lái)控制,通常是設(shè)計(jì)帶軸肩的壓頭,見(jiàn)圖7-4-4。從壓頭端頭至軸肩的長(zhǎng)度即為壓入深度,以此控制準(zhǔn)確的壓縮率,同時(shí)起到防止工件翹起的作用。圖7-4-2則是在軸肩外圓加設(shè)套環(huán)預(yù)壓裝置,又稱(chēng)預(yù)壓模具套環(huán),通過(guò)彈簧對(duì)工件施加預(yù)壓力,該預(yù)壓力控制在20~40MPa左右。
為了防止壓頭切割被焊金屬,其工作面周邊應(yīng)加工成R=0.5mm的圓角。
(2)搭接縫焊模具
冷壓縫焊有冷滾壓焊、冷套壓焊和冷擠壓焊等形式,各使用著不同的模具。
1)冷滾壓焊壓輪
冷滾壓焊時(shí),被焊的搭接件在一對(duì)滾動(dòng)的壓輪間通過(guò),并同時(shí)被加壓焊接,即形成一條密閉性焊縫,圖7-4-5為其焊接示意圖。從圖中看出,單面滾壓焊的兩壓輪中一個(gè)帶工作凸臺(tái),另一個(gè)不帶工作凸臺(tái);而雙面滾壓焊則兩個(gè)壓輪均帶凸臺(tái)。
壓輪的直徑D從減小焊接壓力考慮越小越好,但過(guò)小的壓輪工件不能自然送入焊機(jī)。工件能自然入機(jī)的條件是D≥175t?,式中t=(t1+t2)工件總厚度,?為最小壓縮率。
所以,選用壓輪直徑時(shí),首先滿(mǎn)足工件自然入機(jī)條件,然后盡可能選用小的壓輪直徑。
壓輪工作凸臺(tái)的高與寬的作用與冷壓點(diǎn)焊壓頭作用相似,工作凸臺(tái)兩側(cè)設(shè)輪肩,起控制壓縮率和防止工件邊緣翅起的作用。
合理的凸臺(tái)高度h由下式確定:
式中C為主軸間彈性偏差量,通常C=0.1~0.2mm
合理的凸臺(tái)寬度B取:
式中H焊縫厚度,見(jiàn)圖7-4-2;
t工件總厚度(t1+t2)。
2)冷套壓焊模具
以鋁罐封蓋冷壓焊為例,見(jiàn)圖7-4-6。根據(jù)焊件的形狀和尺寸設(shè)計(jì)相應(yīng)尺寸的上模和下模,下模由模座承托。上模與壓力機(jī)的上夾頭連接,為活動(dòng)模。上下模的工作臺(tái)設(shè)計(jì)與冷滾壓焊壓輪的工作凸臺(tái)相當(dāng)。同樣也應(yīng)設(shè)計(jì)臺(tái)肩。由于焊接面積大,所需焊接壓力比滾壓焊大很多,故此種方法只適用于小件封焊。
3)冷擠壓焊模具
以鋁質(zhì)電容器封頭焊接為例,見(jiàn)圖7-4-7。按內(nèi)外帽形工件的形狀尺寸設(shè)計(jì)相應(yīng)的陰模(固定模)和陽(yáng)模( 動(dòng)模)。陽(yáng)模與壓力機(jī)的上夾頭相連接,陰模的內(nèi)徑與陽(yáng)模的外徑之差與工件總厚度t和變形程度?的關(guān)系為:
陰模與陽(yáng)模的工作周邊需制成圓角,以免產(chǎn)生剪切。
常見(jiàn)冷壓焊
搭接主要用于箔材、板材的連接。將工件分別夾緊在左右鉗口中,并伸出一定長(zhǎng)度,施加足夠的頂鍛壓力,使伸出部分產(chǎn)生經(jīng)向塑性變形,將被焊界面上的雜質(zhì)擠出,形成金屬飛邊,緊密接觸的純潔金屬形成焊縫,完成焊接過(guò)程。一般需要2~4次才能使金屬邊界完全焊合。
鉗口分固定和活動(dòng)兩組,各由兩個(gè)相互對(duì)稱(chēng)的半模組成,各夾持一個(gè)工件,向中間擠壓結(jié)合。
目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于冷壓焊界面結(jié)合機(jī)理研究很多。國(guó)內(nèi)存在的主要觀(guān)點(diǎn)是無(wú)擴(kuò)散理論,認(rèn)為冷壓焊中不存在原子的擴(kuò)散,兩材料的結(jié)合屬晶間結(jié)合。國(guó)外關(guān)于冷壓焊結(jié)合機(jī)理有不少假說(shuō),具有代表性的有以下幾種:
而國(guó)內(nèi)部分看法是:不同組配的金屬其冷壓焊界面結(jié)合機(jī)理是不同的.,對(duì)于無(wú)限互溶的Cu-Ni 類(lèi)、有限互溶的Ag-Cu 類(lèi)與生成化合物的A-l Cu 類(lèi)在冷壓焊過(guò)程中界面處存在淺層擴(kuò)散, 實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合. 而液固態(tài)下幾乎不互溶的Ag-Ni 類(lèi), 即使在冷壓焊過(guò)程中界面產(chǎn)生固溶體, 但這種固溶體極不穩(wěn)定, 隨著過(guò)飽和固溶相的析出, 必然伴隨著接頭的斷裂. 因此真正使這類(lèi)組合的金屬牢固結(jié)合在一起的是界面處的機(jī)械結(jié)合力和金屬鍵合力, 而不是冶金結(jié)合.
冷壓焊,英文為cold pressure welding
在室溫條件下,借助壓力使待焊金屬產(chǎn)生塑性變形而實(shí)現(xiàn)固態(tài)焊接的方法。
加壓變形時(shí),工件接觸面的氧化膜被破壞并被擠出,使純潔金屬接觸達(dá)到晶間結(jié)合,能凈化焊接接頭。所加壓力一般要高于材料的屈服強(qiáng)度,以產(chǎn)生60~90%的變形量。加壓方式可以緩慢擠壓、滾壓或加沖擊力,也可以分幾次加壓達(dá)到所需的變形量。
冷壓焊由于不需加熱、不需填料,設(shè)備簡(jiǎn)單;焊接的主要工藝參數(shù)已由模具尺寸確定,故易于操作和自動(dòng)化,焊接質(zhì)量穩(wěn)定,生產(chǎn)率高,成本低;不用焊劑,接頭不會(huì)引起腐蝕;焊接時(shí)接頭溫度不升高,材料結(jié)晶狀態(tài)不變,特別適于異種金屬和熱焊法無(wú)法實(shí)現(xiàn)的一些金屬材料和產(chǎn)品的焊接。冷壓焊已成為電氣行業(yè)、鋁制品業(yè)和太空焊接領(lǐng)域中最重要的有限幾種焊接方法之一。
冷壓焊機(jī)及其模具的工作表面可能會(huì)積聚金屬碎屑,必須定期清除。如有壓縮空氣,可用壓縮空氣把碎屑吹掉。如果要徹底的清除碎屑,可將模具從焊機(jī)中取出,把模具的四塊模塊拆開(kāi),用放大鏡仔細(xì)每塊模塊,確保所有模塊表面的微量碎屑都被清除。拆模時(shí)必須小心,尤其小彈簧容易丟失。模具的表面不干凈將會(huì)導(dǎo)致接線(xiàn)時(shí)線(xiàn)容易在模具中打滑,以至于焊接失敗。注意維修后的模具工作表面決不允許有任何油脂。
在模具強(qiáng)度允許的前提下,很多不會(huì)產(chǎn)生快速加工硬化或未經(jīng)嚴(yán)懲硬化的延性金屬如Cu、Al、Ag、Au、Ni、Zn、Cd、Ti、Su、Pb及其合金均適于冷壓焊;它們之間的任意組合,包括液相、固相不相溶的非共格金屬如Al與Pb、Zn與Pb等的組合,也可進(jìn)行冷壓焊。鋁與鋁對(duì)接可焊截面達(dá)1500毫米2,鋁與銅對(duì)接可焊截面達(dá)1000毫米2。但是對(duì)于某些異種金屬,如Cu與Al,形成的焊縫,在高溫下會(huì)因擴(kuò)散作用而產(chǎn)生脆性的化合物,使其延性明顯下降。這類(lèi)組合的冷壓焊接頭只宜在較低溫度下工作。
冷壓焊的搭接厚度或?qū)訑嗝媸芎笝C(jī)噸位的限制而不能過(guò)大;工件硬度受模具材質(zhì)的限制而不能過(guò)高。因此,冷壓焊主要適用于硬度不高、延性好的金屬薄板、線(xiàn)材、棒材和管材的連接。特別適宜于焊接中不允許接頭升溫的產(chǎn)品。
冷壓焊所需設(shè)備簡(jiǎn)單,工藝簡(jiǎn)便,勞動(dòng)條件好。但冷壓焊所需擠壓力較大,在大截面工件的焊接時(shí)設(shè)備較龐大,搭接焊后工件表面有較深的壓坑,因而在一定程度上限制了它的應(yīng)用范圍。
拆模時(shí)必須小心,尤其小彈簧容易丟失。
模具的表面不干凈將會(huì)導(dǎo)致接線(xiàn)時(shí)線(xiàn)容易在模具中打滑,以至于焊接失敗。注意維修后的模具工作表面決不允許有任何油脂。
冷壓焊適合延展性較好的金屬,容易產(chǎn)生加工硬化的金屬和脆性金屬不適合
冷壓焊的搭接厚度或?qū)訑嗝媸芎笝C(jī)噸位的限制而不能過(guò)大
工件硬度受模具材質(zhì)的限制而不能過(guò)高。
以鋅鋁焊接為例分析:
高強(qiáng)度鋅合金的熔點(diǎn)為419.5 ℃,比較低,而Zn 的沸點(diǎn)只有906 ℃,熔化焊的熱源溫度都比較高,焊接鋅合金時(shí)容易發(fā)生氧化和鋅的蒸發(fā), 從而造成焊縫和熔合區(qū)的成分、組織和性能的變化。
釬焊鋅合金時(shí),由于采用的是軟釬焊,焊接溫度較低,母材不會(huì)熔化,減少了鋅的氧化和蒸發(fā), 可以有效防止由于過(guò)熱對(duì)母材的組織和性能的影響, 因此在鋅合金連接和修復(fù)方面應(yīng)用較多,但其焊接強(qiáng)度較低,限制了在某些對(duì)強(qiáng)度要求較高的場(chǎng)合的應(yīng)用。
鋅合金的冷壓焊屬于固態(tài)焊接方式,焊接時(shí)母材不會(huì)發(fā)生熔化,且接頭強(qiáng)度較高
變壓器箔繞工藝在國(guó)內(nèi)已比較成熟,由于銅鋁價(jià)格差異較大,考慮制造成本因素,目前國(guó)內(nèi)大部分廠(chǎng)家采用鋁箔繞制,雖然用鋁箔繞制線(xiàn)圈與銅箔繞制線(xiàn)圈性能沒(méi)有大的差異,由于與變壓器連接母線(xiàn)排多為銅排及客戶(hù)要求銅質(zhì)線(xiàn)圈,所以絕大部分變壓器廠(chǎng)家的變壓器以銅端子引出.目前大致有三種方案:
一,以銅鋁過(guò)渡排引出,氬弧焊焊接,缺點(diǎn):1需單獨(dú)訂做,生產(chǎn)周期較長(zhǎng)2以閃光焊或摩擦焊制作的端子可靠性不太穩(wěn)定,已有不少?gòu)S家反映在生產(chǎn)完成后發(fā)現(xiàn)焊接部位斷裂,造成較大損失,3,氬弧焊接對(duì)操作工有較高技術(shù)要求,要熟練掌握焊接電流,速度,角度等否則容易虛焊不可靠4,焊接過(guò)程消耗氬氣不環(huán)保,氬氣及焊接弧光對(duì)人體有一定傷害.5焊接過(guò)程由于產(chǎn)生較大熱量,需冷卻,也影響了生產(chǎn)效率及自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn).
二,以銅排引出,以專(zhuān)用焊劑焊接,如三合焊絲,缺點(diǎn):1焊劑比較昂貴,2用氧氣乙炔把銅排加熱,用熔化的焊劑把銅鋁粘在一起,此辦法產(chǎn)生熱量較大生產(chǎn)效率低只能手工施焊,不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)生產(chǎn).
三,冷壓焊接,此焊接工藝在法國(guó)BR公司及瑞士TUBOYAG公司生產(chǎn)的箔繞機(jī)上得到了完美實(shí)現(xiàn),此焊接方法生產(chǎn)效率高,可銅銅焊接,鋁鋁焊接,銅鋁焊接,生產(chǎn)成本低,不用焊劑,無(wú)污染,只需更換與材料對(duì)應(yīng)的冷壓模具既可,可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)焊接,對(duì)剪切切口也沒(méi)有氬弧焊接要求嚴(yán)格.缺點(diǎn)是整機(jī)引進(jìn)價(jià)格高昂,BRJ-300約250萬(wàn)元,BRJ-700約350萬(wàn)元BRJ-1400*2約500萬(wàn)元,這樣高昂的價(jià)格也是此技術(shù)沒(méi)有遲遲進(jìn)入中國(guó)的一個(gè)重要原因.
1.冷壓焊在架空線(xiàn)生產(chǎn)行業(yè)的運(yùn)用我國(guó)自改革開(kāi)放以來(lái),各個(gè)領(lǐng)域都在追趕世界先進(jìn)水平,導(dǎo)線(xiàn)焊接接頭也列人電纜行業(yè)要解決的重要項(xiàng)目之一。以往國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),如GB1178 - 83鋁絞線(xiàn)及鋼芯鋁紋線(xiàn)》和鋁合金絞線(xiàn)及鋼芯鋁合金絞線(xiàn)》等標(biāo)準(zhǔn)中,對(duì)導(dǎo)線(xiàn)的接頭強(qiáng)度要求不高。由于有經(jīng)驗(yàn)的工人精細(xì)操作后尚能達(dá)到。因此大部分的廠(chǎng)家仍采用電阻焊。
但是,為了使國(guó)產(chǎn)品與國(guó)際接軌,我國(guó)線(xiàn)纜標(biāo)準(zhǔn)將逐漸向IEC徐準(zhǔn)靠攏,采用等效于一1987《架空絞線(xiàn)用硬鋁線(xiàn)h及圓線(xiàn)同心絞架空導(dǎo)線(xiàn)It的新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)'將要頒布)提出接頭強(qiáng)度)130MPa。因此采用電阻焊接是無(wú)法達(dá)到,而采用冷壓焊是較易達(dá)到。我們對(duì)導(dǎo)線(xiàn)接頭的抗拉蠅度做了一系列的試驗(yàn)。大量的數(shù)據(jù)表明,冷焊機(jī)冷壓焊接后接頭的抗拉強(qiáng)度都超過(guò)母線(xiàn)的強(qiáng)度。由于冷焊機(jī)能自動(dòng)對(duì)中及方便操作,無(wú)需對(duì)操作工過(guò)高的要求,因此,將其比喻為焊機(jī)中"傻瓜機(jī)"并不過(guò)分。
2.冷壓焊在通信電纜生產(chǎn)中的運(yùn)用眾所周知,郵電部要求所有市話(huà)電纜生產(chǎn)廠(chǎng)獲得人網(wǎng)證書(shū)才允許生產(chǎn)。在人網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)中。對(duì)裸線(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的接頭有明確的規(guī)定。
市話(huà)電纜的導(dǎo)線(xiàn)電阻焊很難實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)的焊接方法是用銀合金焊料和無(wú)酸性溶劑釬焊,但是,自從冷焊機(jī)冷壓焊機(jī)推向市場(chǎng)后,越來(lái)越多的用戶(hù)都傾向用冷焊機(jī)來(lái)接線(xiàn),這是因?yàn)锽WE公司的手提式冷焊機(jī)非常適合這種線(xiàn)徑的焊接,而且冷壓焊接比銀焊具有更大的優(yōu)越性:
(1)冷壓焊接線(xiàn)操作方便、簡(jiǎn)單,
(2)冷壓焊能自動(dòng)時(shí)中;而銀焊即很難對(duì)中,線(xiàn)受力時(shí)容易斷;
(3)銀焊接頭有氧化皮,不牢固。而且存在假焊。焊接成功率低;
(4)冷壓焊不影響導(dǎo)線(xiàn)的電氣性能;而銀焊會(huì)降低電導(dǎo)率;
(5)通過(guò)冷焊機(jī)飛邊后,容易去除,表面光潔;而銀焊接頭較粗,不易修平;
(6)冷壓焊只需一次投資。使用壽命長(zhǎng),大大降低生產(chǎn)成本。
目前,國(guó)內(nèi)外干式空心電抗器的線(xiàn)圈繞組廣泛使用鋁電磁線(xiàn)來(lái)制造。由于受每盤(pán)電磁線(xiàn)質(zhì)(重)量的限制,在線(xiàn)圈繞制過(guò)程中,需要將不同線(xiàn)盤(pán)的鋁電磁線(xiàn)對(duì)焊起來(lái)。由于干式空心電抗器用在高壓電力系統(tǒng)中,所以它的線(xiàn)圈繞組要能夠承受短路電流的沖擊,因此要求鋁電磁線(xiàn)對(duì)焊接頭焊接牢固,抗拉強(qiáng)度不低于母材,同時(shí)要求接頭的電阻要小,導(dǎo)電性能優(yōu)良。現(xiàn)在,國(guó)內(nèi)干式空心電抗器生產(chǎn)廠(chǎng)家和鋁電磁線(xiàn)生產(chǎn)廠(chǎng)家大多采用電阻焊焊接鋁電磁線(xiàn)(L4)。采用電阻焊焊接鋁電磁線(xiàn)時(shí),存在以下問(wèn)題:首先,焊接電流通電時(shí)間的控制。由于鋁電磁線(xiàn)直徑較小(2.5~5.0mm),所以焊接電流通電時(shí)間很短,一般不到1s。電阻焊機(jī)的焊接電流通電時(shí)間依靠手工控制。當(dāng)焊接電流通電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí),焊接能量輸入過(guò)剩,使接頭被燒斷;當(dāng)焊接電流通電時(shí)間過(guò)短時(shí),焊接能量輸入不夠,使接頭不能完全熔合,導(dǎo)致焊接失敗。其次,焊接質(zhì)量和鋁電磁線(xiàn)伸出長(zhǎng)度、電磁線(xiàn)和電極表面接觸狀態(tài)等,也有很大關(guān)系。隨著鋁電磁線(xiàn)直徑的變化,操作工人需不斷調(diào)整電磁線(xiàn)伸出長(zhǎng)度。電極使用一段時(shí)間后,會(huì)出現(xiàn)下凹,要求工人及時(shí)修磨電極。因此,采用電阻焊焊接鋁電磁線(xiàn)時(shí),要靠工人的焊接經(jīng)驗(yàn)和工作狀態(tài)保證焊接質(zhì)量,因而焊接質(zhì)量不穩(wěn)定。采用冷壓焊焊接鋁電磁線(xiàn)有很多優(yōu)點(diǎn)。
首先,焊接質(zhì)量穩(wěn)定可靠,焊接質(zhì)量主要由焊接模具保證。
第二,焊接操作簡(jiǎn)單,對(duì)操作工人的操作技能和經(jīng)驗(yàn)要求不高。
第三,冷壓焊焊接接頭電氣性能好,接頭電阻與母材相比變化很小。
其他方面冷壓焊已應(yīng)用于電容器外殼的封裝、電氣工業(yè)中鋁銅過(guò)渡接頭、導(dǎo)電母線(xiàn)、引出線(xiàn)、鋁制日用品和包裝帶的焊接等。鋁與鋁對(duì)接可焊截面達(dá)1500毫米2,鋁與銅對(duì)接可焊截面達(dá)1000毫米2 等等。
冷壓焊機(jī)的未來(lái)在以下方面有待提高:
1)數(shù)控冷壓焊機(jī)將替代手動(dòng)機(jī)械式冷壓焊機(jī)。手動(dòng)機(jī)械式冷壓焊機(jī)在壓力的控制上不能數(shù)量化,而是經(jīng)驗(yàn)化。通過(guò)數(shù)控冷壓焊機(jī)施加壓力得到數(shù)量準(zhǔn)確的焊接參數(shù),確保焊透。
2)冷壓焊機(jī)可以進(jìn)行修補(bǔ)金屬材料。冷壓焊機(jī)修補(bǔ)材料替代了熱焊機(jī)修補(bǔ)材料,以免在修補(bǔ)的過(guò)程中改變金屬的晶格屬性。
3)便攜式冷壓焊機(jī)可以應(yīng)用到不易拆卸修補(bǔ)的設(shè)備中,實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)修補(bǔ)。適用大型設(shè)備尤其是軍用設(shè)備、航空航天材料的焊接與修補(bǔ)。
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銅鋁接頭的冷壓焊試驗(yàn)
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冷壓焊是銅包鋁線(xiàn)的唯一連接方法,可保證成品線(xiàn)接頭不產(chǎn)生偏斜現(xiàn)象。軟態(tài)銅包鋁線(xiàn)的冷壓焊接頭具有較高的強(qiáng)度,只要對(duì)接頭部分進(jìn)行局部退火,并將露鋁處進(jìn)行覆蓋,可應(yīng)用于成品線(xiàn)材中。但硬態(tài)銅包鋁線(xiàn)中的冷壓焊接頭強(qiáng)度比線(xiàn)材的低,不能應(yīng)用于成品線(xiàn)材中。
冷壓焊是在沒(méi)有外加熱源的條件下,僅施加很大壓力使焊件金屬局部產(chǎn)生相當(dāng)大的塑性變形,把接頭問(wèn)的氧化膜和其他雜質(zhì)擠出,使接觸處的金屬產(chǎn)生原子結(jié)合,形成牢固的接頭,見(jiàn)圖12。
加壓變形時(shí),工件接觸面的氧化膜被破壞并被擠出,能凈化焊接接頭。所加壓力一般要高于材料的屈服強(qiáng)度。以產(chǎn)生60%~90%的變形量。加壓方式可以緩慢擠壓、滾壓或加沖擊力,也可以分幾次加壓達(dá)到所需的變形量。
冷壓焊無(wú)熱影響區(qū),金屬的性能均勻一致,焊接質(zhì)量穩(wěn)定,設(shè)備簡(jiǎn)單,便于操作,生產(chǎn)率高,容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。其缺點(diǎn)是:焊件的局部變形量大,焊接大截面焊件時(shí)所需焊機(jī)的噸位較大。
冷壓焊的工件一般是塑性金屬,如鋁、銅、鎘、鎳和銀等。冷壓焊有搭接點(diǎn)焊和對(duì)接焊兩種。搭接點(diǎn)焊前_丁件表面須經(jīng)機(jī)械加工,或用鋼絲刷(輪)或溶劑仔細(xì)清理,對(duì)接焊時(shí)表面清理要求不太嚴(yán)格。
冷壓焊設(shè)備只需一臺(tái)擠壓機(jī),包括壓膜和夾持鉗口,也可用手動(dòng)夾具焊接小工件。冷壓焊時(shí)工件不必加熱,因而適于焊接不允許有溫升的工件和加熱時(shí)會(huì)引起軟化的材料,也適用于易產(chǎn)生脆性化合物的異種金屬連接。冷壓焊所需設(shè)備簡(jiǎn)單,工藝簡(jiǎn)便,勞動(dòng)條件好。但冷壓焊所需擠壓力較大,搭接焊后工件表面有較深的壓坑,因而在一定程度上限制了它的應(yīng)用范圍。
冷壓焊已應(yīng)用于電容器外殼的封裝、電氣工業(yè)中鋁銅過(guò)渡接頭、導(dǎo)電母線(xiàn)、引出線(xiàn)、鋁制日用品和包裝帶的焊接等。鋁與鋁對(duì)接可焊截面達(dá)1500mm2,鋁與銅對(duì)接可焊截面達(dá)1000mm2。可焊接同種材料,也可以焊接異種材料,銅、鋁、鉛、錫、鋅、鎳、鈦等金屬均可冷壓焊。與閃光對(duì)焊、摩擦焊相比,冷壓焊更適合于電氣安裝焊接,廣泛用于鋁與鋁、銅與銅、鋁與銅的焊接。
而在國(guó)外的一些發(fā)達(dá)國(guó)家已非常普及。雖然國(guó)內(nèi)一些企業(yè)公司已經(jīng)開(kāi)始熟悉和使用冷焊機(jī),但還未達(dá)到普及的程度.相信隨著冷壓焊技術(shù)難題逐一被攻破,空白被填補(bǔ),國(guó)內(nèi)市場(chǎng)越發(fā)成熟,冷壓焊會(huì)被越來(lái)越多的領(lǐng)域所接受。
冷焊機(jī)工作原理是在集中壓力負(fù)荷作用下,使需要連接的兩接觸表面積擴(kuò)大, 從而使得焊接表面上的原始的阻礙焊接的氧化保護(hù)膜破裂 , 高壓負(fù)載又使暴露的純凈金屬物質(zhì)緊密接觸,產(chǎn)生原子之間的結(jié)合。 經(jīng)過(guò)焊接時(shí)嚴(yán)重變形的冷壓焊接頭,其結(jié)合界面均呈現(xiàn)復(fù)雜的峰谷和犬牙交錯(cuò)的空間形貌,其結(jié)合面面積比簡(jiǎn)單的幾何截面大。在正常情況下,同各金屬的冷壓焊接頭強(qiáng)度不低于母材; 異種金屬的冷壓焊接頭強(qiáng)度不底于兩邊母線(xiàn)強(qiáng)度。 很多金屬材料在傳統(tǒng)的高溫焊接下會(huì)導(dǎo)致接頭變形變粗、異物摻入、電阻變大導(dǎo)電性能變?nèi)醯热毕荨?/p>