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1、现代焊接 2 0 0 9 年第4 期 总第7 6 期J -5 7人 才 培 训 工程应用与实践T a l e n t s T r a i n i n g（续上期）2 0 7拉弧式电容储能螺柱焊机焊接规范参数如何选择与调整？拉弧式电容储能螺柱焊机中焊前可以选择及调节的参数有6 个：电容容量（F ）、充电电压（V ）、螺钉下落点A 位置（即焊接电流发生时刻与A 点间的延迟时间T ）、焊枪中螺钉下落的行程大小（S ）、先导电流及维持时间（I 、T）。螺柱焊接头质量合格的标志是：现场剥离试验时能将工件拉出一个直径与螺柱直径相当的洞；接头中板件背面的凹凸或烧痕程度能满足使用要求，这个要求在不同材料（铝合
2、金、不锈钢和低碳钢）及不同构件的PP使用方面要求差别很大；接头螺柱侧飞边（被挤出的熔化金属）要尽量小。螺柱焊接规范参数的选择与调整的目的就是为了保证接头质量能满足以上3 个条件。充电电压的大小只对焊接电流波形（电容放电电流波形）的峰值有影响，对放电时间影响不大；电容容量（F ）对波形峰值影响不大，主要影响放电时间，也就是说这两个参数决定了焊接电流波形的面积，即焊接电流有效值。在电容放电时间内，（图1 6 6 T ）焊接电弧释放的能量才是用于熔化螺柱端面和形成熔池（及其深浅）的因素。而有电顶锻阶段（图1 6 6T）只保证在燃弧时间足够的条件am下，接头能否形成完整的再结晶过程的基本条件（当落钉时
3、间T 一定时，T是靠调节A 点的位置来改变大小的）。因此，在其他条件不变时，这几个参数就决定了接头质量的好坏。焊枪行程即初始电弧空间大小，在图1 6 6 中就是电极位移S ，一般在0 . 8 1 . 5 m m 之间选择，因为电弧的形状为锥形，所dmT h e t r a i n i n g o f m o d e r n w e l d i n g t e c h n i c i a n s( N o . 3 3 )现代焊接( 三十三)技师培训编者按：虽然风云变幻的2 0 0 8 年已经过去，但由美国次贷危机引发的国际金融危机对实体经济的影响却尚未褪却。中小企业在市场调整、产品销售受阻等诸多
4、问题面前疲于奔命，成本压力和销售滞后“如鲠在喉”。“寒冬”之下，一些企业纷纷减产、裁员甚至关闭；一些企业却加强内部培训，强练“内功”，在这个冬天积聚突破的能量。其实，优秀的企业都在储备人才，留住人才，培养人才，以确保工作的持续性和后续性。而本栏目长期推出的“现代焊接技师培训”内容，正是用丰富、全面的实际焊接经验为奋战在生产第一 线的焊接工作者提供一个良好的学习机会，最终为企业培养出杰出的焊接人才。相信，企业只要做好人才储备等准备工作，必能抵御住“寒严”，开启新的希望。连载J -2 0 0 9 年第4 期 总第7 6 期5 8现代焊接人才培训T a l e n t s T r a i n i n
5、 g以S 越大，电弧电压越高，熔池的面积越大，但熔深就越浅。所以对于不同材料、不同直径及板厚的螺柱，应选择调整不同的S 。对于低碳钢，螺柱直径为5 m m 或6 m m ，板厚为1 m m 时,S = 1 . 2 比较合适。对3 m m 以上的T 形钉，S = 0 . 8 1 . 0 m m 比较合适。先导电流及其时间（I 、T ）对镀锌层厚度不同时应加以调整。对常用镀锌层厚度为1 5 2 5 m 时，认为I = 3 0 4 0 A ，T = 4 0 m s 是合适的。如果带自动送料系统还有两个参数需要调整，即装钉时间T 与送钉时间T ，一般以T =3 0 0 m s 、T = 7 0 0 m
6、 s 作为基准，才能使送钉的机械动作能够协调。电容放电螺柱焊、电弧螺柱焊及短周期螺柱焊三类方法既有共同的又有各自最佳的应用范围。其中比较难选择的是电容放电螺柱焊的三种方法,即预接触法、预留间隙法（直冲法）及拉弧法。选择焊接方法的依据是：被焊工件的厚度；材质；紧固件的尺寸。2 0 8 . 1 螺柱直径大于8 m m 的一般属于受力接头，适合采用电弧螺柱焊接方法，虽然电弧螺柱焊接可以焊直径3 2 5 （3 0 ）m m 的螺柱，但8 m m 以下采用其他方法，如电容放电螺柱焊或短周期螺柱焊，更为合适。2 0 8 . 2 工件厚度和螺柱直径d 有个比例关系，对电弧螺柱焊d / 3 ，对电容放电螺柱焊
7、和短周期螺柱焊这个比例可以达8 1 0 ，所以板厚3 m m 以下的薄板最好采用电容放电螺柱焊或短周期螺柱焊，而不采用电弧螺柱焊，尽管电弧螺柱焊也勉强可以焊2 3 m mPPPPbfbf2 0 8 螺柱焊接方法的选择的钢板。2 0 8 . 3 涂层（镀锌）薄钢板采用短周期螺柱焊是最佳选择。对于碳钢、不锈钢及铝合金，电弧螺柱焊、电容放电螺柱焊及短周期螺柱焊都可以选用,但对铝合金、铜或异种金属材料螺柱焊最好选用电容放电螺柱焊。根据以上原则如果确定了电容放电螺柱焊为最佳焊接方法，电容放电螺柱焊三种焊接方法有共同的使用范围，应按以下原则选择：1 ）预接触式焊接方法仅适用于移动式设备，而且主要用于焊接碳
8、钢和把碳钢螺柱焊到非镀层钢板上。2 ）预留间隙式（直冲式）焊接方法可用于手提式或固定式设备，用于焊接碳钢、不锈钢、铝合金及铜。和拉弧式焊接方法一样还可以焊异种金属材料，但焊铝过程中不用惰性气体保护。3 ）拉弧式焊接方法所焊材料与预留间隙式相同，但螺柱可以不需要特制凸尖。这种方法最适于带自动送料系统的批量焊接，焊铝时需要惰性气体保护，但不能焊铜。4 ）对薄板（0 . 5 m m 以下），要求接头背面没有凸痕的使用条件，只有预留间隙式及预接触式可以做到。超声波焊接的特点是与这种焊接方法的特殊可焊性规律分不开的。充分发挥这种焊接方法的特长，了解这种方法的局限性，合理地运用这项特种焊接手段是十分重要的
9、。超声波焊接的主要优点有：通过焊接实验，已确认可以用超声波焊接起来的金属材料间的组合见表9 0 。几乎大多数金属材料之间都2 0 9 超声波焊接具有哪些特点和应用？2 0 9 . 1 能够实现同种金属、异种金属、金属与非金属以及塑料之间的焊接。现代焊接 2 0 0 9 年第4 期 总第7 6 期J -5 9人才培训T a l e n t s T r a i n i n g可以实现焊接，还很少见到某一种焊接方法有如此广泛的应用。表9 0 所示的各种可焊材料组合中,有不少是很有应用价值的，例如：高导热、高导电性材料（铝、铜、银等）的焊接。这类材料过去采用接触焊焊接时其可焊性很差，尤其是铝合金。但是
10、在超声波焊接中铝合金是可焊性最好的材料之一。物理性能相差悬殊的材料焊接。如在宇航工业中曾经利用这一特点，采用超声波重叠点焊方法，解决了卫星部件中不锈钢与铝合金之间气密性连接的难题。金属与半导体及其他非金属材料之间的焊接。正是由于超声波焊接的这一独特优点，使其在电子工业中获得了广泛的应用。钼、铍等对热影响特别敏感的材料的焊接。目前超声波焊接可以焊接厚度仅为0 . 0 0 2 m m 的金箔及铝箔。由于这种焊接方法不会因高温而污染微电子器件的半导体特性，因而获得了广泛的应用。为了适应微电子器件的焊接需要，已经出现了由工业电视显示，用微处理机作位置和程序控制的超声波点焊机，并且这种焊机还配备了无损自
11、动检验装置。由于超声波焊接中能量的传递是通过特殊的途径，焊接所需的功率仅由上工件的厚度及其特性来确定，而对下工件的厚度几乎是不加限制的。因此这种方法特别适用于厚薄悬殊的接头形式。例如用来焊接热电偶丝、电阻应变片及电子2 0 9 . 2特别适用于金属箔片、细丝以及微型器件的焊接。2 0 9 . 3可以用来焊接厚薄悬殊以及多层箔片等特殊工件。管的灯丝等。多层焊接是另一种特殊应用，往往可将数十层的铝箔或银箔焊接起来。还可以利用这个特点在难焊金属之间插入一片铝箔、镍箔等箔片，从而使可焊性大大改善。超声波焊接的功耗由被焊材料的厚度及硬度按下式确定：E = K H 式中 E 发生器功率（W）；K 常数，对
12、压电换能器K = 1 5 0 ；H 材料的显微硬度；上焊件的厚度（m m ）。由于超声波焊接中本身包含着对焊件表面污染层的破碎及清理作用，所以焊件表面状态对焊接质量的影响较小。可以利用这一特点焊接涂有油漆或塑料薄膜层的金属导线。此外，超声波焊接在接头形式方面，不像接触焊那样受分流及熔核尺寸的限制，接头设计比较灵活，可以进行重焊修复焊等，也可以用来焊接飞机的蜂窝板。目前超声波主要应用在下列几个工业部门：电子工业，尤其是微电子器件工业部门，用它来进行丝、箔、网等微小零件的精密焊接。例如晶体管、可控硅（晶闸管）、大规模集成电路、连接引线及散热片，还可用来进行电子管、引燃管的装配微电子器件的封装以及电
13、子计算机中涂银铜导线的焊接等。电器工业中已用来作电缆芯线的铝箔包封（焊2 0 9 . 4与接触焊比较，耗用电功率少，焊件变形小，并且接头强度高，稳定性好。2 0 9 . 5 焊件表面不需要进行严格的清理。3 / 23 / 2（1 ）电子工业。,（2 ）电器及仪表工业。速可达6 .1 m m i n），也可进行变压器及电机中铝导线与铜端子之间的焊接。其他应用还有：高精度N i - C r 丝电阻箱的焊接；W- P t 标准型热电偶丝的焊接；电器中金属陶瓷触点与青铜及铜基体的焊接；压力仪表中的铍青铜膜盒及波纹管的焊接；电容器铝箔、钽箔与引出银片的焊接；电阻应变片的焊接及仪表表面字母及图案的嵌焊等。
14、航空工业方面，超声波焊接已用来焊接部分轻合金机身部件，钛合金制的导弹构件，喷气发动机的高温合金导管、航空仪表及用线焊方法生产0 .0 2 5 m m厚的铝制蜂窝板。宇航工业中曾用来焊接S N A P - 1 A型核电装置，焊接材料是不锈钢（牌号3 2 1 ）和铝锌镁合金（牌号6 0 6 1 - T 6 ）。用连续点焊方法制成的密闭窗可耐氦气2 . 1 2 1 0 k P a 。美国A E C 公司在同类的核电装置中用超声波缝焊方法焊接了铝合金（厚度0 . 2 5 0 . 5 1 m m ）与不锈钢（厚度0 . 7 6 1 . 5 2 m m ）的密闭窗。发射到宇宙空间的一些卫星中的B e 箔窗
15、（厚度0 . 0 2 5 m m ），也是用超声波环焊的方法，焊接在不锈钢的基座上的。用来焊接汽车的轻合金零件、生产薄壁不锈钢管以及冷却用铝管等。超声波缝焊方法多年来已在铝箔生产线上得到成功的应用，所用的专用缝焊机直接安装在轧机上，并以平垫板作为下声极。其他应用还有食品、药品及易燃易爆物品的封装、医疗器械的无菌包装、塑料焊接、人造织物的成衣和锁孔及塑料、纸张及铝箔之间的多层焊- 1（3 ）航空、宇航及原子能工业。（4 ）机械、冶金等工业 。（5 ）轻工业。人才培训T a l e n t s T r a i n i n gJ -2 0 0 9 年第4 期 总第7 6 期6 0现代焊接焊点强 度/
16、 N1 1 3 0 2 2 4 0材料厚度 （m m ）0 . 3 0 . 6 0 . 7 1 . 01 . 1 1 . 3规范参数压力/ N 3 0 0 7 0 08 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 3 0 0时间/ s 1 . 5 22 3 3 4振幅/m 1 6 2 01 6 2 0 1 6 2 0上声极材料 4 5 号钢4 5 号钢 4 5 号钢表9 2 铜M1 的超声波焊接规范接等。超声波焊接的主要工艺参数是：振动频率f 、振幅A 、静压力P 以及焊接时间t 。振动频率f 在工艺上有两重意义,即谐振频率的数值确定以及焊接时谐振频率的精度。谐振频率的选择通常以焊件的厚度及物理性能为依据。在焊接薄件时,宜选取高的谐振频率，这是因为在维持声功率相等的前提下，提高振动频率即可相应降低需用的振幅，而降低振幅即可减轻薄件因交变应力而可能引起的疲劳破坏。故通常小功率超声波焊机（1 0 0 W以下）多选2 5 8 0
