压焊方法及设备第十三章变形焊

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1、第１３章　变　形　焊１３.１　变形焊概述１３.２　变形焊工艺１３.２.１　工艺特点１３.２.２　冷压焊工艺１３.２.３　热压焊工艺１３.２.４　超高真空变形焊工艺１３.３　典型材料及构件的焊接１３.４　变形焊设备１３.１　变形焊概述１.变形焊分类２.变形焊的特点３.变形焊接头形式４.变形焊机理及接头组织形态２.变形焊的特点１)焊接时不需要添加焊丝、焊剂等焊接材料。２)由于焊接温度一般低于３５０℃，不需要高温加热装置，焊接设备的制造成本低，结构简单；特别是冷压焊可以节约大量电能，并节省由于焊接加热需要的辅助时间。３)不使用焊剂，接头

2、不需要焊后清洗，不存在接头使用中因钎剂引起的腐蚀问题。４)焊接参数由模具尺寸决定，不需要像电弧焊接那样调节电流、电压、焊接速度等多个参数，易于操作和实现自动化焊接。５)接头温升不高而不出现熔化状态，不产生类似电弧焊接头的软化区、热影响区，也不生成脆性金属间化合物；特别是冷压焊时焊接过程中不产生热量，材料结晶状态保持不变。６)凡具有一定塑性的金属(Ａl、Ag、Cu、Cd、Fe、Pb、Sn、Ti、Zn等)及其合金都可以进行焊接，特别适合于异种金属(包括有限互溶，液相、固相不相容的非共格金属间的组合)和对升温很敏感材料的焊接。图１３-１

3、　搭接变形焊接头形式示意图a)带轴肩式b)带预压套环式１、２—焊件　３—压头　４—预压套环　５—接头　、—工件厚度　—预压力　—焊接压力图１３-２　对接变形焊接头形式示意图a)顶锻前b)顶锻后(飞边切掉)１、２—焊件　３—钳口　４—活动夹具　５—固定夹具图１３-３　热压焊接头形式及焊点形状a)楔形压头(扁平焊点)b)空心压头(金丝球焊点)c)带槽形的压头d)带凸缘的压头１３.２.１　工艺特点１)变形焊接工艺的最大特点是焊接时产生变形，变形量是实现两界面键合的重要条件。２)焊接所需的最小变形量根据外界条件不同而异，如在大气和

4、室温下的变形焊，其最小变形量均在６０%以上。３)利用纯氩气氛保护，并在室温焊接条件下进行焊接时，所需的最小变形量可在２０%以下。４)表面粗糙度对变形量有影响，在真空精密焊接条件下，待焊界面的粗糙度越小，所需的最小变形量也越小。５)焊接温度对变形量也有影响，和扩散连接一样，提高焊接温度可以减小变形量，从而减小焊接压力和变形。６)超高真空变形焊可以消除氧化膜的影响，使各种金属的焊接性差异很小，其变形量只有大气中变形焊的６%，属精密焊接，压痕最小，耗能也少。１３.２.２　冷压焊工艺１.材料的焊接性２.表面状态３.塑性变形量４.焊接压力５

5、.压轮直径２.表面状态(１)表面粗糙度　一般来说，冷压焊对待焊表面粗糙度没有很高的要求，经过轧制、剪切或车削的表面都可以进行冷压焊。(２)待焊表面的清洁度　待焊表面的油脂、污染物、水膜及其他有机杂质是影响冷压焊质量的主要因素之一。图13-4单位焊接压力与压轮直径的关系1305.tif１３.２.３　热压焊工艺(１)卧式搭接热压焊　其焊接温度、焊接压力和焊接时间三者互相影响，加热温度较高时，压力可减小，加压时间也可以相应的缩短；压力还与搭接面积有关，当搭接面积增大时，相应的焊接压力增大；采用的引线材料不同，压力也不同，当用铝丝做引线时

6、，所施加的焊接压力比金丝引线要小。(２)金丝球式热压焊　金丝球热压焊主要应用于硅半导体芯片引线的连接，例如，当硅半导体芯片表面蒸镀1350nm的铝金属层时，采用直径为25.4μｍ的金丝引线，压头材料为玻璃管，焊接参数见表１３-５。１３.２.４　超高真空变形焊工艺(１)清理方法　在真空条件下进行变形焊时，可以先采用机械清理方法，在充高纯度Ａｒ气的真空室内进行。(２)真空度的确定　清理过的被焊界面经过一段时间仍然会在界面上吸附一层气体，这层气体仍然是金属键合的障碍。(３)变形量的确定　超高真空冷压焊所需的变形量比较小。图13-6超高真

7、空变形焊接示意图１３.３　典型材料及构件的焊接１.典型结构的冷压焊2.金丝球热压焊图13-7冷压焊的应用实例ａ)铝箔多点点焊b)铝板双面镶焊铜板c)滚焊制管d)矩形容器滚压焊e)筒体与法兰单面滚压焊f)容器封头挤压焊g)蝶形封头双面套压焊h)单面套压焊图１３-8金丝球压焊过程示意图图13-9搭接点焊压头形式及焊点形状ａ)压头b)焊点图13-１0尖形复合钳口的形状１—刃口　２—飞边溢流槽３—护刃环　４—内腔α—刃口倒角(α≤３０°)