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电阻焊接技术新进展——设备 摘要：1、通过对电阻焊的原理和特点进行分析,并结合日本SEIWA 公司开发的微电阻焊接机的特点,着重阐述了微电阻焊在电池生产中的应用和优点。2、简要说明了影响电阻焊的主要因素和常用的电极材料。最后介绍了微电子器件制造中常见的电阻焊设备。3、介绍了中频电阻焊接的基本原理，并指出与目前传统的交流电阻焊接相比，它在焊接中具有控制精度高、节能、焊接质量好等许多优势。 关键词：电阻焊 焊接电源 微电子 中频电阻焊接 1 　电阻焊在电池生产中的应用 在碱性电池生产中,负极底与集电针就是通过微电阻焊接连接成集电体的,集电体作为电池导电通道的一部分,负极底与集电针的焊接可靠性将直接影响电池的使用效果。现电池制造厂家用的焊接电源一般分为:电容储能式焊接电源、线性直流DC 焊接电源、高频逆变式焊接电源、交流焊接电源等多种形式。下面以日本SEIWA 公司生产的SIW2315I 型高频逆变式焊接电源为例,着重介绍微电阻焊在碱性电池生产中的应用。因为高频逆变式焊接电源适合极细件和外观质量要求高的场所,所以在电池生产中使用较多。 1. 1 　微电阻焊接4 种电源的输出波形比较 通过微电阻焊接4 种电源的输出波形比较,选择适合自己使用的焊接电源。从图2 可以看出,电容储能式和交流式焊接电源的电流随着时间的变化其波动范围较大,用这种电源来焊接碱性电池中的负极底与集电针时,容易造成虚焊,同时,焊接时爆铜现象严重,极易污染零件。线性直流式和高频逆变式电源的电流输出波形比较稳定,用这类电源焊接碱性电池中的负极底与集电针时,焊接质量稳定,零件污染度小。由于线性直流式电源的控制复杂,成本昂贵,而高频逆变式电源的焊接波形非常接近直流式电源的焊接波形,其控制相对简单,价格便宜,所以,现在高频逆变式电源已被广泛地使用在碱性电池生产中。 1. 2 　SEIWA 公司生产的高频逆变式焊接电源的特性 ①高频逆变式焊接电源能够产生高达2 000 Hz 的工作频率,具有多种类型的反馈形式,为焊接过程提供更精确的控制。高达600 次/ min 的焊接速度(变压器采用水冷形式) ,使逆变式焊接电源成为自动化设备理想的应用选择。②预脉冲可以用于检测焊接件之间的电阻值,并且在焊接前将得出的结果和预设的参数进行比较。这种特性确保了质量的提高,避免潜在的质量问题,减少次品率,提高生产率,降低生产成本。③使用跟踪监视器功能,在液晶显示器上能够显示焊接能量的整个范围,它提供了可视化的设置方式,可以监视整个焊接过程,包括焊接的上升时间。监视这个临界上升时间可以对整个焊接过程所发生的状况有一个精确的描述。④最大电流达到8 000 A ,焊接时间范围50 ×10 - 6～180 ×10 - 3 s ,具有恒电压、恒电流、恒 功率等3 种反馈形式,多种变压器配置(一台电源最多可以带4台变压器) ,具有RS232 数据输出接口,内置电阻预检测监视器、焊接监视器、电流波形监视器和4 种条件控制模块。 1. 3 　通常电阻焊接和SEIWA 微电阻焊接的焊核的形状区别 SEIWA 的微电阻点焊设备就是利用电阻焊的原理实现了对加压力、电流和通电时间三要素进行高效、高速的精密控制,从而实现高质量的精密焊接。与通常的电阻焊接相比,焊接热量分布更趋理想,焊接过程对工件的热影响能达到最小化,焊接稳定可靠,特别适用于难以焊接的微小元器件。图3 、图4 是SEIWA 微电阻焊接技术和通常的电阻焊接技术的结果比较。 如图3 所示,由于通电时间较长,使形成的焊核较厚,因此被焊接物较厚的一边收缩较大而产生弯曲,同时焊核基本上位于在较厚的材料中。 如图4 所示,由于通电时间较短,焊核形成较扁平,弯曲现象发生较少,同时焊核在两块被焊接的板之间均匀地形成。 1. 4 　电极材料和形状的选择 在电阻焊接中,电极主要有3 种作用: ①电流密度保持均匀; ②聚集焊点处的电流; ③在焊接过程中保持热量平衡。常用电极材料有铬铜、钨铜、钨、钼等,具体性能和适用范围如下: 材料主要成分特性适用于焊接材料铬铜Cu2Cr沉淀硬化合金, 具有高的热及电的传导性,是较经济的选择软质的钢, 钢片, 如:低合金钢和表面保护的工件(防止发热)铬铜(锆) Cu2Cr2Zr 沉淀硬化合金, 具有高的发热阻抗, 硬度比铬铜高软质的钢, 钢片, 如:低合金钢和表面保护 的工件(防止发热)氧化铝强化分散铜Cu2Al2O3分散硬化合金, 比铬铜软,但在高温后也不会变形表面处理的钢片,如:镀锌、镀镍钢片铍铜Cu2Be沉淀硬化合金, 和上述3 种材料相比, 能够承受机械工作不锈钢和抗热钢材,比铬铜更耐用。材料主要成分特性适用于焊接材料钨W高熔点材料, 并具有高的发热阻抗, 热及电的传导性较低用于铜的焊接, 特别是铜线钼Mo和钨相比,耐久力较差,但较为经济,