導線焊接強度提升研究

朱劉佳

摘要：公司某產品主要有焊接式、焊接帶線式、插片式、插片帶線式等多種安裝方式，本文主要闡述如何提升帶線式產品導線焊接牢度。從人、機、料、法、環(huán)、測等多方面進行分析，找到突破口，進行完善，目前從生產過程以及市場反映，導線的焊接牢度得到了明顯的提高。

關鍵詞：導線 ;焊接牢度

一、引言

公司某產品主要有焊接式、焊接帶線式、插片式、插片帶線式等多種安裝方式在生產過程中，本文主要闡述如何提升帶線式產品導線焊接牢度，點焊導線工序（將導線與接線腳組合焊接在一起）使用電阻焊來實現。

二、電阻焊原理

焊件組合后通過電極施加壓力，利用電流通過接頭的接觸面及鄰近區(qū)域產生的電阻熱進行焊接的方法稱為電阻焊。

點焊時產生的熱量由下式決定：，其中焊接部的電阻為R，焊接電流為I，通電時間為T，根據公式焊接部產生熱量、發(fā)熱，因此焊接部的溫度上升，產生融核，將工件焊接在一起。

（一）影響焊接有以下因素：

1、電阻R：材料自身的電阻，上下工件之間的電阻，電極與工件之間的電阻。當工件和電極一定時，工件的電阻取決與它的電阻率。因此，電阻率是被焊材料的重要性能.電阻率高的金屬其導電性差（如不銹鋼）電阻率低的金屬其導電性好（如鋁合金）。因此，點焊不銹鋼時產熱易而散熱難，點焊鋁合金時產熱難而散熱易。點焊時，前者可用較小電流（幾千安培），而后者就必須用很大電流（幾萬安培）。電阻率不僅取決與金屬種類，還與金屬的熱處理狀態(tài)、加工方式及溫度有關。接觸電阻存在的時間是短暫，一般存在于焊接初期，由兩方面原因形成：

2、工件和電極表面有高電阻系數的氧化物或臟物質層，會使電流遭到較大阻礙。過厚的氧化物和臟物質層甚至會使電流不能導通。

3、在表面十分潔凈的條件下，由于表面的微觀不平度，使工件只能在粗糙表面的局部形成接觸點。在接觸點處形成電流線的收攏。由于電流通路的縮小而增加了接觸處的電阻。

（二）焊接電流的影響

從公式可見，電流對產熱的影響比電阻和時間兩者都大。因此，在焊接過程中，它是一個必須嚴格控制的參數。引起電流變化的主要原因是電網電壓波動和交流焊機次級回路阻抗變化。阻抗變化是因為回路的幾何形狀變化或因在次級回路中引入不同量的磁性金屬。對于直流焊機，次級回路阻抗變化，對電流無明顯影響。

（三）焊接時間的影響

為了保證熔核尺寸和焊點強度，焊接時間與焊接電流在一定范圍內可以相互補充。為了獲得一定強度的焊點，可以采用大電流和短時間（強條件，又稱硬規(guī)范），也可采用小電流和長時間（弱條件，也稱軟規(guī)范）。選用硬規(guī)范還是軟規(guī)范，取決于金屬的性能、厚度和所用焊機的功率。對于不同性能和厚度的金屬所需的電流和時間，都有一個上下限，使用時以此為準。

（四）電極壓力的影響

電極壓力對兩電極間總電阻R有明顯的影響，隨著電極壓力的增大，R顯著減小，而焊接電流增大的幅度卻不大，不能影響因R減小引起的產熱減少。因此，焊點強度總隨著焊接壓力增大而減小。解決的辦法是在增大焊接壓力的同時，增大焊接電流。

（五）電極形狀及材料性能的影響

由于電極的接觸面積決定著電流密度，電極材料的電阻率和導熱性關系著熱量的產生和散失，因此，電極的形狀和材料對熔核的形成有顯著影響。隨著電極端頭的變形和磨損，接觸面積增大，焊點強度將降低。

（六）工件表面狀況的影響

工件表面的氧化物、污垢、油和其他雜質增大了接觸電阻。過厚的氧化物層甚至會使電流不能通過。局部的導通，由于電流密度過大，則會產生飛濺和表面燒損。氧化物層的存在還會影響各個焊點加熱的不均勻性，引起焊接質量波動。因此徹底清理工件表面是保證獲得優(yōu)質接頭的必要條件。

三、提升導線焊接強度研究：

根據公司某產品結構與特性，從人、機、料、法、環(huán)、測等多方面進行了系統的分析，尋找突破口，進行完善：

（一）人：點焊技能掌握情況

點焊工序為特殊加工工序，操作人員需經過培訓，考試合格，取得上崗證后方可以上崗生產。點焊人員未發(fā)生過人員變動，點焊技能掌握熟練。

（二）機：設備穩(wěn)定性

點焊導線工序設備為儲能點焊機，由電容充放電實現能量輸出，隨著電容不斷充放電，電容開始慢慢老化，輸出能力不穩(wěn)定，最終影響焊接質量。

點焊設備種類較多，大致可分交流式焊機、電容儲能式焊機、晶體管式焊機、逆變直流式焊機。使用逆變直流式點焊機代替電容儲能式點焊機，提高設備的穩(wěn)定性。

1、電容儲能式點焊機特征：

2、充、放電量不穩(wěn)定;

3、焊接參數無實時監(jiān)控;

4、施加壓力大;

5、易產生飛濺。

6、逆變直流式點焊機特征：

7、可進行精密焊接;

8、輸出焊接能量穩(wěn)定;

9、焊接參數可實時監(jiān)控;

10、施加壓力小;

11、不易產生飛濺。

（三）料：零件材料加工性

統一焊接部位材料，使得焊接過程中材料熔合增大，焊接強度增大。

（四）法：加工方法

加工方法采用點焊方式，加工方式合理，無需進行改善。

（五）環(huán)：生產環(huán)境無混料

點焊工序采用流水線作業(yè)形式，不同材料的零件加工使用不同的設備，做到物理隔離，在且換線、下班時嚴格執(zhí)行清線制度，生產環(huán)境合理。

（六）測：檢驗方法按文件要求

檢驗文件要求：沿引線方向施加拉力至導線與接線腳脫落，要求導線與接線腳焊接牢度≥98N 。文件未發(fā)生改變。

四、實驗對比

（一）破壞性試驗： 焊接部位材料相同，焊接強度要大于焊接部位不同材料。

（二）拉力試驗：各取10只產品，分別使用逆變直流式點焊機代替電容儲能式點焊機進行點焊，要求導線與接線腳焊接牢度≥98N。

根據試驗結果可得，點焊機使用逆變直流式點焊機，焊接部位使用同種材料（焊接牢度≥300V）;與電容儲能式點焊機，焊接部位使用不同材料（焊接牢度≥1300V）。通過焊接后強度對比，前者的焊接質量得到明顯提升。

結語：

通過人、機、料、法、環(huán)、測等多方面進行分析，從機、料兩個方面進行改善，使得公司某產品的導線焊接牢度得到了明顯提升，同時降低了生產成本，收到了經濟效益，縮短了生產周期。從生產過程以及市場反映，產品電阻焊工序的穩(wěn)定性得到了明顯的提高，該產品的市場競爭力得到提升。