CN103056250B - 一种铜包铝漆包线的焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铜包铝漆包线的焊接方法，将电极分割成左右相对分开设置且相互绝缘的左电极单元与右电极单元，在左电极单元与右电极单元下端部之间通过加热带导通；把工件固定在电极单元头部正下方的工作台上，铜包铝漆包线放在锡点的正上方；控制电极固定座向下运动，加热带与铜包铝漆包线接触时焊接电源进行第一次放电，熔化铜包铝漆包线外的油漆层；然后进行第二次放电，锡点熔化后与铜包铝漆包线的线芯粘合；最后进行第三次放电，放电的同时，电极固定座向上移动，同时控制加热带移动一步进距离。因此，每次焊接都能保证焊接电极头部电阻一致从而保证焊接温度一致，并通过多次放电达到焊接目的，焊接质量更加好。

Description

一种铜包铝漆包线的焊接方法

技术领域

本发明涉及一种金属线材的焊接方法，尤其涉及一种铜包铝漆包线的焊接方法。

背景技术

在电子工业生产领域中，漆包线是一种常见的线材，由于漆包线外表面被漆包裹，表面是绝缘的，必须把漆戳破、焊接电极接触金属材料后才能导通形成电流回路，由焊接工件上的电阻产生热量而形成焊接。普通的点焊是采用上、下两个焊接电极戳破漆包线，然后进行焊接，这种焊接方式容易损伤漆包线，焊接产品可靠性差，质量不可控，针对该种问题，人们改进电极形状，采用两个并列的焊接电极固定在电极固定座上，焊接电极的头部连成一体，焊接电极通电先把漆包线熔化，然后进行焊接作业。目前的漆包线焊接基本都是采用该种焊接电极，用来解决漆包线损伤问题，然而该种头部连接在一起的焊接电极自身是一个电阻，存在分流、损耗和氧化问题，通常的漆包线直径都在0.1mm以下，此截面积大大小于焊接电极头部连接处的截面积，由于电压相同，因此横截面的面积越大电阻越小，流过的电流越大，焊接电极头部分流作用大，焊接时能量损失越大，由于电极承受了大部分分流，焊接电极头部极易氧化，损耗很快，焊接电极的损耗导致其截面积发生变化，焊接电极头部的电阻也变化，造成焊接参数不稳定而造成焊接温度不稳定，需要频繁调整焊接参数，因此焊接效率低，产品的焊接一致性差，合格率低，铜包铝漆包线对于焊接温度的要求更加高，因为铜的熔点是1084℃，而铝的熔点是660℃，两者熔点差别很大，受热膨胀系数也不同，温度过高或者升温过快都会导致铜包铝漆包线内的铝飞溅，温度过低时焊点不可靠，现有焊接电极和对应的焊接方法焊接质量非常差，因此目前寻求一种合理的焊接铜包铝漆包线的方法和焊接电极是铜包铝漆包线焊接的难点。

中国专利授权公告号：CN202199941U，授权公告日2012年4月25日，公开了一种直接焊接铜包铝漆包线的焊刀，包括电极，电极设有两个，该两个电极粘合为一体，其中间设有绝缘层，两个电极的一端设有尖端部，该尖端部的中间部位设有一加工间隙。中国专利授权公告号：CN201261106Y，授权公告日2009年6月24日，公开了一种不易弄断漆包线的点焊头,包括两个电极,二者下端相连,形成焊接端,其余部分绝缘,所述焊接端的下端面至少有一对相对侧作圆角或导角处理。上述两种焊接电极焊接铜包铝漆包线时，可保护漆包线在焊接时不被压断，但是两个焊接电极的头部还是连接在一起，焊接时分流很大，能量损耗大，导致焊接电极头部容易被氧化、损耗，焊接电极头部的电阻也会发生改变，焊接时电极头部的温度不稳定，严重影响焊接质量，并且该种电极都是一次放电就完成整个焊接过程，即熔化漆包线并同时熔化锡点，这样会导致漆包线上的漆在没有完全熔化的时候已经被锡覆盖，可能会造成断路。

发明内容

本发明为了克服现有技术中的铜包铝漆包线焊接方法中的焊接电极的头部容易被氧化、损耗，阻值发生变化导致焊接温度不稳定，严重影响焊接质量的不足，提供了一种每次焊接都能保证焊接电极头部电阻一致从而保证焊接温度一致，并通过多次放电保证焊接质量的铜包铝漆包线的焊接方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种铜包铝漆包线的焊接方法，实施步骤如下：

a.将电极分割成左右相对分开设置且相互绝缘的并列的电极单元，分别为左电极单元与右电极单元，然后在左电极单元与右电极单元下端头部之间通过可步进移动且导电的加热带导通；

b.把工件固定在工作台上，使得工件上焊盘的锡点对准电极固定座上的左电极单元和右电极单元的下端头部，把铜包铝漆包线放在锡点的正上方；

c.控制电极固定座向下运动，直到左电极单元与右电极单元之间的加热带与铜包铝漆包线接触，此时控制焊接电源的电流进行第一次放电，熔化铜包铝漆包线外的油漆层后露出线芯，第一次放电后加热带冷却；

d.然后控制焊接电源的电流进行第二次放电，使得锡点熔化后与铜包铝漆包线裸露的线芯处粘合，第二次放电后加热带冷却；

e.最后控制焊接电源的电流进行第三次放电，在第三次放电的同时，电极固定座向上移动与铜包铝漆包线完全脱离后，控制加热带移动一步进距离，然后取下工件。

作为优选，在步骤c中，第一次放电时加热带的温度在100℃-150℃之间，在步骤d中，第二次放电时加热带的温度在320℃-400℃之间，在步骤e中，第三次放电时加热带温度在200℃-250℃之间。这样第一次放电时能熔化漆包线外圈的漆层露初线芯，同时不会熔化锡，防止漆包线的漆和锡点同时熔化，第二次放电保证锡点完全熔化并包覆在裸露的线芯上，第三次放电时，与加热带贴合靠近处的少部分锡会熔化，而整个锡点大部分没有熔化，这样加热带能方便与焊点脱离而不会粘锡。

作为优选，所述的加热带由钼合金材料制成，其厚度在0.016mm-0.025mm之间。每次是通过控制电流放电的，为了保证焊接过程中快速达到适宜的温度就要足够的热量，因为两个电极单元之间的长度很小，为了增大电阻加热带的截面要足够小，这样增大电阻，放电时加热带迅速升温熔化漆包线外层的漆。

作为优选，电极单元包括电极本体和设在电极本体的两侧面上的导热层，所述的电极本体由钼合金制成，所述的导热层由铜制成。钼合金具熔点高，耐磨损，能保证电极单元的使用寿命；铜的导热能力强、导电能力强，把两种材料的优点集合在一起制成电极单元，使得电极单元具有良好的导电性、导热性和耐高温、耐磨损的性能。

作为优选，第一次放电包括两个阶段，分别为电流缓升阶段和电流稳定阶段，电流缓升阶段的时间在10ms-18ms之间，电流稳定阶段的时间在20ms-40ms之间。电流缓升能防止铜包铝漆包线因为铜和铝的膨胀系数不同瞬间受热导致漆包线破裂飞溅

因此，本发明具有每次焊接都能保证焊接电极头部电阻一致从而保证焊接温度一致，并通过多次放电达到焊接目的，焊接质量更加好的有益效果。

附图说明

图1为本发明中焊接机构结构示意图。

图2为本发明中电极单元与加热带配合示意图。

图3为本发明中电极单元左视图。

图4为本发明中一种电极单元的头部结构示意图。

图中：电极固定座1 左电极单元2 右电极单元3 从动轮4 主动轮5 加热带6 压紧轮7 间隙8 凹槽9 电极本体10 导热层11 倒角12。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述：

本发明的一种铜包铝漆包线的焊接方法，适用于如图1所示的焊接机构，实施步骤如下：

a.将电极分割成左右相对分开设置且相互绝缘的左电极单元与右电极单元，左电极单元和右电极单元之间的间隙中设有绝缘层，然后在左电极单元与右电极单元下端头部之间通过可步进移动且导电的加热带导通，加热带的两端分别卷绕在电极固定座上的主动轮和从动轮上；

b.在工件上的焊盘上点上锡点，把工件固定在工作台上，使得工件上焊盘的锡点对准电极固定座上的左电极单元和右电极单元下端头部的正下方，取一根直径0.8mm的铜包铝漆包线，把铜包铝漆包线的两端固定在工装上，此时铜包铝漆包线正好在锡点的正上方并与锡点接触；

c.控制电极固定座向下运动，直到左电极单元与右电极单元之间的加热带与铜包铝漆包线接触，接触时加热带所在的方向和漆包线的轴线方向相同，控制焊接电源的电流进行第一次放电，第一次放电包括电流缓升和电流稳定两个时间，电流缓升时电流从0A逐渐上升到86A，该过程时间t0=14ms，电流缓升能防止铜包铝漆包线因为铜和铝的膨胀系数不同瞬间受热导致漆包线破裂飞溅，电流A1达到86A时，电流稳定时间t1=30ms，第一次放电时加热带的温度T1在100℃-150℃之间，本实施例中第一次放电时加热带的温度T1=120℃，第一次放电后，铜包铝漆包线外的油漆层熔化，熔化后的漆向两端跑，中间露出线芯，第一次放电后冷却时间t12=80ms；

d.然后控制焊接电源的电流进行第二次放电，第二次放电电流A2=115A，持续时间t2=20ms，第二次放电时加热带的温度在320℃-400℃之间，本实施例中第二次放电时加热带的温度T2=350℃，加热带熔化焊盘上的锡点，使得熔化后的锡包裹住铜包铝漆包线裸露的线芯处，第二次放电后的冷却时间t23=10ms；

e.最后控制焊接电源的电流进行第三次放电，第三次放电电流A3=105A，持续时间t3=30ms，第三次放电时加热带的温度在200℃-250℃之间，本实施例中第三次放电时加热带的温度T3=230℃，这样与加热带贴合靠近处的少部分锡会熔化，而整个锡点大部分没有熔化，在第三次放电的同时，电极固定座向上移动，加热带与焊接后的锡点脱离开，这样加热带与焊点脱离而不会粘锡，加热带和锡点完全脱离后，通过控制步进电机带动主动轮的转动来控制加热带移动一步进距离，然后取下工件。

上述c、d、e步骤中，从第一次放电起至第三次放电结束的过程中，加热带始终保持与左电极单元和右电极单元相对静止，三次放电之间都有冷却时间，便于加热带的冷却，这样能保证后一次的放电时加热带温度不受前一次放电温度的影响，相当于三次放电都是相对独立的，因此每次放电后加热带的温度都是能精确的控制的，这样就能确保在焊接铜包铝漆包线时，保证第一次放电时加热带的温度能熔化漆但是不会超过锡的熔点，第二次放电时的加热带温度能融化锡，但是不会超过铝的熔点，第三次放电之后，工件焊接完毕，电极固定座上移与铜包铝漆包线完全脱离，然后加热带步进一段的距离，保证每各工件焊接时加热带的电阻完全相同，焊接设备参数只需要调节一次，就能保证不同工件焊接时三次放电时加热带的温度对应相同，温度控制更加精准，因此，用该种方法焊接铜包铝漆包线，焊接质量高，焊接效果非常好。

为了与上述的铜包铝漆包线的焊接方法相适应，采用如图1所示的焊接机构：包括设置在电极固定座1下端的两个并列的电极单元，左边的为左电极单元2，右边的为右电极单元3，左电极单元2和右电极单元3之间设有保持两者之间相互绝缘的间隙8，间隙的大小可以根据焊盘的大小而相应的调整，左电极单元2与右电极单元3之间的间隙8中设有绝缘层，电极固定座1上端位于电极单元两侧分别设有滚轮，右边的为主动轮5，左边的为从动轮4，主动轮5和从动轮4之间连接有加热带6，加热带6由钼合金材料制成，其厚度在0.016mm-0.025mm之间，本实施例中厚度为0.02mm，加热带的宽度为1mm，加热带6的两端分别卷绕在主动轮5与从动轮4上，位于主动轮5和从动轮4之间的加热带6绕过左电极单元2和右电极单元3下端的头部，并与左电极单元2和右电极单元3的头部贴合；如图3所示，左电极单元2和右电极单元3的外侧设有凹槽9，加热带6卡入凹槽9中，电极固定座1上在左电极单元2和右电极单元3的凹槽外侧设有压紧轮7，电极固定座上还设有张紧轮，加热带从从动轮穿过张紧轮，然后伸入左电极单元的凹槽中，绕过两个并列电极单元的头部进入右电极单元的凹槽中，再穿过张紧轮后卷绕在主动轮上，主动轮与步进电机连接，每焊接好一个工件的时候，主动轮在步进电机的作用下转过一个角度，从而带动加热带移动一个步进距离，这样就保证了每次焊接时加热带都是新的，加热带的电阻完全一致，从而保证每次放电时的温度一致，确保焊接参数的一致性，提高工件的焊接质量；电极单元包括电极本体10和设在电极本体的两侧面上的导热层11，导热层11与电极本体10的厚度比为1:3，电极本体10由钼合金制成，导热层11由铜制成，钼合金具熔点高，耐磨损，能保证电极单元的使用寿命；铜的导热能力强、导电能力强，把两种材料的优点集合在一起制成电极单元，使得电极单元具有良好的导电性、导热性和耐高温、耐磨损的性能；如图4所示，左电极单元2和右电极单元3的头部内侧面与端面之间设有倒角，因为加热带自身具有一定的柔性，焊接过程中熔化的锡会对加热带产生一个向上的作用力，左电极单元和右电极单元的头部内侧面与端面之间设有倒角，相当于加热带中间对应处为一个缺口，这样加热带对锡的阻力小了很多，熔化的锡就容易覆盖漆包线的周围，焊接效果好，漆包线与焊盘的连接更加可靠。

Claims (5)

1. 一种铜包铝漆包线的焊接方法，其特征是，实施步骤如下：

a.将电极分割成左右相对分开设置且相互绝缘的并列的电极单元，分别为左电极单元与右电极单元，然后在左电极单元与右电极单元下端头部之间通过可步进移动且导电的加热带导通；

b.把工件固定在工作台上，使得工件上焊盘的锡点对准电极固定座上的左电极单元和右电极单元的下端头部，把铜包铝漆包线放在锡点的正上方；

c.控制电极固定座向下运动，直到左电极单元与右电极单元之间的加热带与铜包铝漆包线接触，此时控制焊接电源的电流进行第一次放电，熔化铜包铝漆包线外的油漆层后露出线芯，第一次放电后加热带冷却；

d.然后控制焊接电源的电流进行第二次放电，使得锡点熔化后与铜包铝漆包线裸露的线芯处粘合，第二次放电后加热带冷却；

e.最后控制焊接电源的电流进行第三次放电，在第三次放电的同时，电极固定座向上移动与铜包铝漆包线完全脱离后，控制加热带移动一步进距离，然后取下工件。

2.根据权利要求1所述的一种铜包铝漆包线的焊接方法，其特征是，第一次放电时加热带的温度在100℃-150℃之间，第二次放电时加热带的温度在320℃-400℃之间，第三次放电时加热带温度在200℃-250℃之间。

3.根据权利要求1所述的一种铜包铝漆包线的焊接方法，其特征是，所述的加热带由钼合金材料制成，其厚度在0.016mm-0.025mm之间。

4.根据权利要求1所述的一种铜包铝漆包线的焊接方法，其特征是，电极单元包括电极本体和设在电极本体的两侧面上的导热层，所述的电极本体由钼合金制成，所述的导热层由铜制成。

5.根据权利要求1所述的一种铜包铝漆包线的焊接方法，其特征是，第一次放电包括两个阶段，分别为电流缓升阶段和电流稳定阶段，电流缓升阶段的时间在10ms-18ms之间，电流稳定阶段的时间在20ms-40ms之间。