电阻热与超声振动复合加热钎焊设备制造技术

本实用新型专利技术公开了电阻热与超声振动复合加热钎焊设备，它包括工作台和夹持焊件的夹具，所述钎焊设备还包括电阻焊加热装置和超声振动装置，所述电阻焊加热装置安装在工作台上，与焊件的下表面相接触，向焊件提供电阻热，所述超声振动装置包括超声换能器、超声换能器的驱动机构以及安装超声换能器的支撑架，所述超声换能器的压头与焊件的上表面相接触，通过动力驱动机构驱动其动作，向焊件施加超声振动压力，超声振动压力和电阻热共同作用于钎焊焊件。本实用新型专利技术有效降低了电阻焊电流、缩短钎焊时间，能实现稍高于钎料熔点下最小电流、最短高温停留时间的钎焊连接，保持了被连接材料的物理性能，同时超声振动去除接头内气孔，提高接头连接强度。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及的是一种焊件的钎焊设备，具体是指电阻热与超声振动复合加热 钎焊设备，用于钎焊温度高于被连接材料再结晶温度以上、既要求保证接头连接质量又要 求尽量降低对被连接材料性能损伤的特种硬钎焊情况。
技术介绍
在通讯、医疗、航空与汽车等领域的各种检测、传感等电气装备相关零部件的制 造过程中，经常应用特种材料或功能材料构成零部件，这些材料一般是由特定的温度条件 下通过特殊处理制备而具有特种物理性能，所以利用这些材料制造相关零部件时，对其 加工温度及加工时间要求严格控制，以便最大程度上减少因焊接过程而对其造成性能损 伤。例如，铍铜材料，是通过淬火时效处理后(一般淬火温度约300 400°C，时间为90 120min)得到的特种材料，其应用在仪器仪表的弹片结构中需要硬钎焊加工，钎焊温度一般 为400 700°C。为了最大限度地保证材料的特种性能，需要严格控制其加热温度且缩短加 热时间，才能减少对材料的热输入、不破坏材料的原始组织。目前，常用的硬钎焊设备主要有⑴炉温加热钎焊设备；(2)盐浴加热钎焊设备。 这两种设备都属于整体加热形式，且加热时间较长，一般不适合特种材料的结构件钎焊。局 部加热设备有(1)火焰加热钎焊设备；(2)感应加热钎焊设备；(3)电弧加热钎焊设备。虽 然比整体加热钎焊设备有利于控制对材料的能量输入区域，但是其输入能量斑点直径较大 (一般为厘米级)，且不能精密控制。精密部件局部加热设备有(1)激光加热钎焊设备；(2) 电阻加热钎焊设备。这两种设备能实现局部精密热量输入，且热量输入斑点可以控制到毫 米级。但是，由于快速加热和冷却的原因钎焊点润湿铺展效果不良，钎焊接头存在大量的气 孔，降低接头的机械性能。因此，需要开发一种特种局部加热钎焊设备，既保证局部精密加热又能保证钎料 的良好铺展，减少接头的缺陷，最大程度上减少对被焊材料的物性损伤。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种电阻热与超声振动复合加热钎焊设备，该钎焊设备 能够实现精密局部加热钎焊，并在稍高于钎料熔点温度下以最小电流和最短时间完成施 焊，而且明显提高电阻钎焊接头钎料的润湿铺展效果，大幅减少钎焊接头气孔，提高钎焊接 头的机械可靠性，最大限度地保持被焊材料的物性。本技术的上述目的通过如下技术方案来实现电阻热与超声振动复合加热钎 焊设备，它包括工作台和夹持焊件的夹具，其特征在于所述钎焊设备还包括电阻焊加热装 置和超声振动装置，所述电阻焊加热装置安装在工作台上，与焊件的下表面相接触，向焊件 提供电阻热，所述超声振动装置包括超声换能器、超声换能器的驱动机构以及安装超声换 能器的支撑架，所述超声换能器的压头与焊件的上表面相接触，通过动力驱动机构驱动其 动作，向焊件施加超声振动压力，超声振动压力和电阻热共同作用于钎焊焊件。本技术中，所述电阻焊加热装置包括正电极、负电极和电源控制箱，所述的正 电极和负电极并列安装在所述工作台上，并分别与所述电源控制箱相连，所述电源控制箱 设有控制开关，两电极之间留有间隙，两电极的上表面分别与焊件的下表面相接触。所述两电极之间的间隙为0. 1mm。本技术中，所述超声换能器的驱动机构包括铅垂压力驱动器和振动压力驱动 器，其中，所述的铅垂压力驱动器包括空气压缩机以及与之相连的气缸，气缸的活塞杆与所 述的超声换能器相连，所述的支撑架安装有沿铅垂方向设置的导轨，所述的超声换能器安 装在导轨上并且能够在气缸驱动下沿导轨移动以向焊件施加预压的铅垂压力；所述的振动 压力驱动器为超声波发生器，超声波发生器具有控制开关，所述超声波发生器与所述超声 换能器通过导线相连，向所述超声换能器提供铅垂方向的振动能量，以向焊件施加铅垂方 向的振动压力。所述超声换能器的压头材质为绝缘树脂。本技术的工作原理是并行排列电阻焊正、负电极，装卡预置钎料的被焊材料 使其连接位置处于两电极正上方，驱动超声换能器带动压头向下运动压紧被焊材料，触发 电阻焊电流控制开关，利用界面电阻产热加热钎料，同步或延迟、或提前触发超声振动控制 开关，在电阻热与铅垂方向高频超声振动联合作用下完成钎焊过程。复合超声振动有效降 低了电阻焊电流、缩短钎焊时间，能实现稍高于钎料熔点下最小电流、最短高温停留时间的 钎焊连接，极大地保持了被连接材料的物理性能，同时超声振动去除接头内气孔，提高接头 连接强度。与现有技术相比，本技术的钎焊设备能够用于钎焊温度高于被连接材料再结 晶温度以上、既要求保证接头连接质量(如无明显气孔、较高接合强度等性能)又要求尽量 降低对被连接材料性能损伤(如硬度、弹性、显微组织等性能)的特种硬钎焊情况，可应用 于诸如仪器仪表与汽车电气装备中，连接器、耐用开关、高灵敏传感器、高弹性接点、高强弹 簧等精密部件的钎焊连接领域，既要钎焊接头具有较高强度，又要保持被焊材料某种(些) 特定物理性能，比如硬度、弹性等。同时本技术的钎焊设备结构简单、操作方便且具有 较好的钎焊效果，降低施焊电流和时间，节约能源，提高效率。以下结合附图和具体实施方式对本技术做进一步详细说明。附图说明图1是本技术钎焊设备的整体结构示意图；图2是本技术施焊部分的结构示意图；图3是本技术钎焊原理示意图。具体实施方式如图1至图3所示的电阻热与超声振动复合加热钎焊设备，它包括工作台11和夹 持焊件的夹具12，工作台装置1由带有定位孔的厚绝缘树脂板底座制成，钎焊设备还包括 电阻焊加热装置和超声振动装置，电阻焊加热装置安装在工作台11上，与焊件的下表面相 接触，向焊件提供电阻热，超声振动装置包括超声换能器31、超声换能器的驱动机构以及安 装超声换能器的支撑架35，超声换能器31的绝缘树脂制成的压头33与焊件的上表面相接触，通过动力驱动机构驱动其动作，向焊件施加超声振动压力，超声振动压力和电阻热共同 作用于钎焊焊件。所述的电阻焊加热装置包括正电极21、负电极22和电源控制箱25，正电极21和 负电极22并列安装在工作台11的定位孔上，并分别通过铜质导线23、24与电源控制箱25 相连，电源控制箱25设有控制开关51，其电流在0 3A范围内连续可调，焊接时间在0 2分钟范围内连续可调，正电极21、负电极22之间留有0. Imm的间隙，两电极的上表面分别 与焊件的下表面相接触。所述超声换能器的驱动机构包括铅垂压力驱动器和振动压力驱动器，其中，铅垂 压力驱动器包括空气压缩机41以及与之相连的气缸42，气缸42的活塞杆与超声换能器31 相连，支撑架安装有沿铅垂方向设置的导轨32，超声换能器31安装在导轨32上并且能够 在气缸驱动下沿导轨移动以向焊件施加预压的铅垂压力；振动压力驱动器为超声波发生器 34，超声波发生器34具有控制开关52，超声波发生器34与超声换能器31通过导线相连，向 超声换能器31提供铅垂方向的振动能量，以向焊件施加铅垂方向的振动压力，超声换能器 31的高频振动由超声波发生器34控制，超声频率为20 30kHz，超声功率在0 300W范 围内十档可选。超声发生器34和电源控制箱25的触发时间由控制开关51、52分别控制，可设置 超声发生器触发延迟/提前时间，也可通过单一开关触发电阻焊电源控制箱和超声发生 器，进而实现电阻热和超声振动的触发。如图本文档来自技高网...

【技术保护点】
电阻热与超声振动复合加热钎焊设备，它包括工作台（１１）和夹持焊件的夹具（１２），其特征在于：所述钎焊设备还包括电阻焊加热装置和超声振动装置，所述电阻焊加热装置安装在工作台上（１１），与焊件的下表面相接触，向焊件提供电阻热，所述超声振动装置包括超声换能器（３１）、超声换能器的驱动机构以及安装超声换能器的支撑架（３５），所述超声换能器（３１）的压头（３３）与焊件的上表面相接触，通过动力驱动机构驱动其动作，向焊件施加超声振动压力，超声振动压力和电阻热共同作用于钎焊焊件。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王玲，李明雨，计红军，杜彬，赵新，胡嘉琦，陆永飞，王鹏程，王宏芹，何丽娇，邓梅玲，
申请(专利权)人：广州电器科学研究院，哈尔滨工业大学深圳研究生院，
类型：实用新型
国别省市：81[中国|广州]