換向器點焊的工藝分析
陳昭明(浙江省三門開關(guān)廠)
1引言
電樞是微電機(jī)的關(guān)鍵部件，它的質(zhì)量好壞直接影響到電機(jī)的性能、使用壽命和經(jīng)濟(jì)性，而換向器點焊又是制造電樞的關(guān)鍵技術(shù)。點焊具有生產(chǎn)效率高、不耗輔助材料、工藝簡單、漆包線不刮漆、質(zhì)量穩(wěn)定和機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)點。近年來，隨著焊接新設(shè)備、新工藝的發(fā)展和推廣應(yīng)用，微電機(jī)行業(yè)廣泛采用點焊技術(shù)，換向器的點焊質(zhì)量是微電機(jī)行業(yè)的研究課題。
2換向器點焊原理
點焊是一種高速、經(jīng)濟(jì)的連接方法，是電阻焊的一種。將被焊工件壓緊于兩電極之間，通以電流，大電流通過工件接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生電阻熱，并加熱到溶化或塑性狀態(tài)，使之形成金屬相互結(jié)合。點焊時，工件只在有限的接觸面上，即所謂“點”上被焊接起來，并形成扁球形的熔核。
電機(jī)換向器點焊屬單面點焊，兩個電均在工件之上，因主電極是采用端面尺寸較小的高熔點材料制成，而輔助電極則是用截面積較大的銅合金制成，所以在主電極接觸處產(chǎn)生較高的電阻熱，使電樞繞組引線與換向器焊線凸高片的槽或帶鉤換向器的鉤部達(dá)到熔化核心或塑性狀態(tài)。斷電后，在電極壓力作用下，塑性金屬冷卻結(jié)晶而形成牢固的接頭，這就是換向器點焊的基本工藝過程。可見，它有兩個最顯著的特點：
a．采用內(nèi)部熱源——利用大電流通過焊接區(qū)的電阻產(chǎn)生熱量進(jìn)行加熱。點焊時產(chǎn)生的熱量可由下式計算：
Q=I2Rt
式中Q——產(chǎn)生的熱量，J
I——焊接電流，A
R——兩電極間電阻，Ω
t——焊接時間，s
b．必須施加壓力——在壓力的作用下，通電加熱，冷卻結(jié)晶，最后形成牢固的接頭。
3影響點焊質(zhì)量的因素
影響換向器點焊質(zhì)量的因素有：
a．換向器表面狀態(tài)，若焊線槽內(nèi)有油污，致使引線與其接觸電阻增大。因點焊電壓較低(一般在5V以下)，有時不通電，在電極壓力的作用下，會壓破油污層，在焊接處容易產(chǎn)生飛濺，甚至虛焊。因此，焊前必須清洗換向器。
b．凸高片焊線槽的加工應(yīng)使焊線槽在凸高片中心位置，焊線槽與所焊線徑應(yīng)匹配。
c．焊接熱量的產(chǎn)生及影響的因素很多，起主導(dǎo)作用是焊接電流、焊接時間、焊接壓力，其次是電極材料、電極端面形狀及尺寸。
焊接電流對產(chǎn)生熱量的影響起主導(dǎo)作用，在點焊過程中，它是一個必須嚴(yán)格控制的參數(shù)，引起電流變化的主要原因是電網(wǎng)的波動和交流焊機(jī)次級回路的阻抗變化。焊接時間與焊接流在一定范圍內(nèi)可以互為補(bǔ)充，為了獲得一定的強(qiáng)度的焊點，可以采用大電流和短時間(硬規(guī)范)，也可采用小電流和長時間(軟規(guī)范)，一般換向器點焊采用的是硬規(guī)范，在較大尺寸帶鉤換向器的點焊時，可選用軟規(guī)范。
電極壓力對兩電極間總電阻尺有顯著的影響，隨著電極壓力的增大，R顯著減小，此時焊接電流雖略有增大，但不能影響因R減小而引起的熱量減少。因此，焊接強(qiáng)度總是隨著電極壓力的增大而降低，在增大電極壓力的同時，增大焊接電流或延長焊接時間，以彌補(bǔ)電阻減小的影響，可以保持焊點強(qiáng)度不變。采用這種焊接條件有利于提高焊點強(qiáng)度的穩(wěn)定性，電極壓力過小，將引起飛濺，也會使焊點強(qiáng)度降低。
電極形狀及材料性能影響著相當(dāng)一部分熱量的產(chǎn)生和散失，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(dǎo)熱性關(guān)系著熱量的產(chǎn)生和散失，因而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(qiáng)度將降低，所以在焊接一定批量后，要修整電極。
4工藝參數(shù)的選擇
點焊的質(zhì)量與焊件的表面清潔狀況、焊接設(shè)備的性能、焊接的工藝參數(shù)直接相關(guān)。一般焊接有三個主要要素，即焊接電流Iw、焊接壓力Fw以及焊接時間tw。
4．1焊接電流
當(dāng)焊接電流很小時，焊接處不能充分加熱，始終不能使工件達(dá)到熔化溫度。增大焊接
電流后才會出現(xiàn)熔化核心，隨著焊接電流的增加，焊透率和焊點直徑也都均勻地增大。當(dāng)焊接電流增加過大時，電流密度太大，在很短時間內(nèi)，核心溫度很快超過允許值。若核心直擴(kuò)大的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過塑性環(huán)擴(kuò)大的速度時，就要出現(xiàn)飛濺，形成深度壓坑，使電樞繞組引線燒斷，或者相鄰兩片換向器片短路，形成產(chǎn)品報廢。因此，在選擇焊接電流時，要以產(chǎn)生飛濺時的 |
