CN108941877A - 一种银镍合金线材的冷压焊接工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种银镍合金线材的冷压焊接工艺，包括：获取一定直径的银镍合金线材，对待焊接端面进行洁净预处理，然后置于焊接模具中启动冷压焊接设备进行焊接，焊接完成后，去除接头四周飞边，对焊接接头区域进行通电去应力处理，具体为：当3.0mm≤线材直径≤6.0mm时，通电电压为120～160mV，时间为15～35s；当1.0mm≤线材直径＜3.0mm时，通电电压为90～130mV，时间为15～35s。采用本发明所述方法焊接后线材的焊接接头区域具有与母线线材完全退火状态相当的断后伸长率和抗拉强度。
Description
技术领域
本发明涉及银镍合金线材的焊接工艺，具体涉及一种银镍合金线材的冷压焊接工艺。
背景技术
冷压焊接是指室温下借助压力使待焊金属产生塑性变形而实现固态焊接的一种方法。通过塑性变形挤出连接部位界面上的氧化膜等杂质，使纯洁金属紧密接触，达到晶间结合。该焊接技术具有设备投资小、操作简单、焊接过程不会产生高温等优点，广泛应用于纯铝、纯铜等塑性良好的纯金属线材焊接。
然而合金材料之间的焊接要比纯金属之间的焊接困难得多，主要原因是由于异种金属在晶体结构、原子半径、外层电子结构、物理化学特性等方面存在明显的差异性。同时对于异种金属组成的合金材料，因其自身塑性与纯金属相比明显下降，焊接接头处易产生材料开裂、变形不充分等不良现象，从而使得合金材料的冷压焊接成为金属材料加工领域的一大技术难点。
银镍合金材料是由银和镍两种金属所组成的金属基复合材料，银是基体，镍是强化相，该材料是低压银基电触头材料的主要品种之一，通常以铆钉触头产品形式广泛应用于继电器、接触器、断路器、按钮开关等量大面广的低压电器。银镍合金线材是加工银镍铆钉触头的原材料，为了提高合金线材拉拔效率及成材率，需要将银镍合金线材进行焊接，而目前尚未发现有将冷压焊接技术应用于银镍合金线材加工的相关报道。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种银镍合金线材的冷压焊接工艺，该工艺可以使银镍合金线材可靠焊接，解决该类线材焊接强度差、拉拔易断丝等技术问题，使焊接后线材具有与母线相当的加工塑性。
为解决上述技术问题，本发明所述的银镍合金线材的冷压焊接工艺，包括以下步骤：
1)获取直径在1.0～6.0mm范围内的银镍合金线材；
2)对银镍合金线材的待焊接端面进行洁净预处理；
3)将经过洁净预处理的银镍合金线材置于焊接模具中，启动冷压焊接设备进行焊接；
4)焊接完成后，取出线材，去除焊接接头四周飞边，得到焊接后线材；
5)对焊接后线材的焊接接头区域进行去应力退火处理，具体是根据焊接后线材的直径采用电加热退火的方式去除焊接接头区域的应力，参数如下：
当3.0mm≤线材直径≤6.0mm时，通电时施加的电压为120～160mV，软化时间为15～35s；
当1.0mm≤线材直径＜3.0mm时，通电时施加的电压为90～130mV，软化时间为15～35s。
申请人的试验结果表明，在对银镍合金线材进行冷压焊接后，焊接接头区域的硬度及抗拉强度较母线均有所增加，但是其断后伸长率呈现较大程度的下降(几乎为母线的一半)，这说明银镍合金线材在冷压焊接过程中，由于外界对线材施加的压力，导致线材发生塑性变形、位错增加，从而在线材内部形成了内应力，增加了焊接接头区域的硬度，降低了焊接接头区域的断后伸长率，导致焊接后线材的加工塑性变差。本发明通过采用对焊接后线材焊接接头区域施加低压大电流的电加热方式，使线材焊接接头区域进行去应力退火，以提高焊接后线材的加工塑性。申请人的试验结果表明，经过电加热退火处理后的焊接后线材焊接接头区域基本达到与母线线材完全退火状态相当的断后伸长率。因此，本发明所述的冷压焊接工艺可有效避免焊接后线材焊接接头区域的断后伸长率大幅下降，进而有效地提高线材的加工塑性，保证焊接后线材拉拔加工得以顺利进行。
本发明所述技术方案优选适用于直径在1.0～6.0mm范围内的银镍合金线材，对于准备进行冷压焊接的两根银镍合金线材，它们的直径差的绝对值小于或等于0.15mm。
上述技术方案的步骤1)中，可采用现有常规方法(如热挤压和拉拔等)以获得相应直径规格的银镍合金线材。
上述技术方案的步骤2)中，所述的洁净预处理为现有技术中进行冷压焊接时所需要进行的常规处理，通常包括如清洁度处理和光滑度处理。具体的，清洁度处理可以采用化学溶剂进行清洗，或者采用超声净化处理，还可以采用砂纸、砂布、挫刀等对待焊接端面进行清理。对待焊接端面的光滑度的要求为Ra≤3μm，这样有利于提高焊接强度。
上述技术方案的步骤3)中，对于焊接时冷压焊接设备及配套模具的选择与现有技术相同，通常是根据所需焊接的线材的直径进行选择，优选模具腔体的直径与线材的直径差的绝对值小于或等于0.20mm，以防止出现焊接过程打滑或线材表面压伤。在进行冷压焊接时，优选采用对接冷压焊接的方式。先将银镍合金线材置于焊接模具中间，对齐接头并固定，然后启动冷压焊接设备进行焊接，焊接次数优选为3-5次。
上述技术方案的步骤4)中，焊接完成后将线材从模具中取出，采用现有常规方法去除接头四周飞边，并可根据具体情况再用挫刀、砂纸等对焊接接头部分进行打磨以除去外部焊接印迹，最后得到焊接后线材。
上述技术方案的步骤5)中，当3.0mm≤线材直径≤6.0mm时，通电时施加的电压优选为130～150mV；当1.0mm≤直径＜3.0mm时，通电时施加的电压优选为100～120mV。
与现有技术相比，本发明的特点在于：
1、对银镍合金线材进行冷压焊接后，采用电加热方式对线材焊接接头区域施加低压大电流，使线材焊接接头区域进行加热退火，以实现消除接头区域应力的作用。申请人的试验结果表明，经过电加热退火处理后的焊接后线材焊接接头区域基本达到与母线线材完全退火状态相当的断后伸长率和抗拉强度，因此，本发明所述的冷压焊接工艺可有效避免焊接后线材焊接接头区域的断后伸长率大幅下降，进而有效地提高线材的加工塑性，保证焊接后线材拉拔加工得以顺利进行。
2、采用电加热方式对焊接后线材焊接接头区域进行退火处理，与现有常规在650℃退火1.5h去除应力的方法相比，在达到相同效果的前提下，时间更短，效率更高，成本更低。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详述，以更好地理解本发明的内容，但本发明并不限于以下实施例。
实施例1
1)通过热挤压、拉拔、退火工艺得到两根直径约为的银镍(10)(AgNi(10))合金线材(其中一根为另一根为两根线材的直径差的绝对值为0.10mm)；
2)对银镍合金线材的待焊接端面用锉刀和金相砂纸进行打磨处理，去除杂质和油污等异物，得到预处理的银镍合金线材；
3)将腔体为规格的焊接模具进行清洁并装入冷压焊接设备，采用对接冷压焊接的方式进行焊接；先启动冷压焊接设备，打开开门器将经过预处理的银镍合金线材置于焊接模具中，对齐接头并固定，启动进给按键，到位后启动半退按键，重复焊接3次；
4)焊接完成后，打开焊接模具及开门器，将焊接后的线材从模具中取出，用钳子和金相砂纸去除线材接头四周飞边，得到焊接后线材；
5)对焊接后线材的焊接接头区域采用电加热退火的方式去除焊接接头区域的应力，所述通电时施加的电压为160mV，软化时间为15s，得到去除应力的焊接线材。
对本实施例中步骤1)所述的银镍(10)合金线材(即母线)、步骤4)所得焊接后线材的焊接接头以及步骤5)所得去除应力的焊接后线材的焊接接头分别进行抗拉强度、断后伸长率、硬度等力学性能进行检测，结果如下述表1所示。
表1：
由表1可知，焊接后线材的焊接接头区域在软化前，抗拉强度为220～225MPa，断后伸长率为16～18％，维氏硬度为94.4～109；而母线在650℃完全退火1.5h恢复状态，抗拉强度为205～215MPa，断后伸长率为30～38％，维氏硬度为59～65，这说明合金线材在冷压焊接过程中，由于外界对线材施加的压力，导致线材发生塑性变形，从而在焊接接头区域内部形成了内应力，增加了焊接接头区域的硬度，降低了焊接接头区域的断后伸长率，导致焊接后线材的加工塑性变差。
而在采用电加热方式对线材焊接接头区域施加低压大电流，使线材焊接接头区域进行去应力退火，起到了很好的消除应力作用。表1中数据显示，线材焊接接头区域在软化后，抗拉强度为205～210MPa，断后伸长率为30～35％，维氏硬度为64～70.5，基本达到了线材的完全退火状态，因此，本发明所述工艺可有效避免焊接后线材焊接接头区域的断后伸长率大幅下降，进而有效地提高线材的加工塑性，保证焊接后线材拉拔加工得以顺利进行。
对比例1
1)通过热挤压、拉拔、退火工艺得到两根直径约为的银镍(12)(AgNi(12))合金线材(其中一根为另一根为两根线材的直径差的绝对值为0.10mm)；
2)对银镍合金线材的待焊接端面用锉刀和金相砂纸进行打磨处理，去除杂质和油污等异物，得到预处理的银镍合金线材；
3)将腔体为规格的焊接模具进行清洁并装入冷压焊接设备，采用对接冷压焊接的方式进行焊接；先启动冷压焊接设备，打开开门器将经过预处理的银镍合金线材置于焊接模具中，对齐接头并固定，启动进给按键，到位后启动半退按键，重复焊接4次；
4)焊接完成后，打开焊接模具及开门器，将焊接后的线材从模具中取出，用钳子和金相砂纸去除线材接头四周飞边，得到焊接后线材；
5)对焊接后线材的焊接接头区域采用电加热退火的方式去除焊接接头区域的应力，所述通电时施加的电压为150mV，软化时间为40s，线材过热熔断，焊接失败。
实施例2
1)通过热挤压、拉拔、退火工艺得到两根直径约为的银镍(15)(AgNi(15))合金线材(其中一根为另一根为两根线材的直径差的绝对值为0.1mm)；
2)对银镍合金线材的待焊接端面用锉刀和金相砂纸进行打磨处理，去除杂质和油污等异物，得到预处理的银镍合金线材；
3)将腔体为规格的焊接模具进行清洁并装入冷压焊接设备，采用对接冷压焊的方式进行焊接；先启动冷压焊接设备，打开开门器将经过预处理的银镍合金线材置于焊接模具中，对齐接头并固定，启动进给按键，到位后启动半退按键，重复焊接5次；
4)焊接完成后，打开焊接模具及开门器，将焊接后的线材从模具中取出，所得焊接后线材仅在接头处有少许飞边，用钳子和金相砂纸去除线材接头飞边，得到焊接后线材；
5)对焊接后线材的焊接接头区域采用电加热退火的方式去除焊接接头区域的应力，所述通电时施加的电压为120mV，软化时间为35s，得到去除应力的焊接线材。
对本实施例中步骤1)所述的银镍(15)合金线材(即母线)、步骤4)所得焊接后线材的焊接接头以及步骤5)所得去除应力的焊接线材的焊接接头分别进行抗拉强度、断后伸长率、硬度等力学性能进行检测，结果如下述表2所示。
表2：
对比例2
1)通过热挤压、拉拔、退火工艺得到两根直径约为的银镍(15)(AgNi(15))合金线材(其中一根为另一根为两根线材的直径差的绝对值为0.20mm)；
2)对银镍合金线材的待焊接端面用锉刀和金相砂纸进行打磨处理，去除杂质和油污等异物，得到预处理的银镍合金线材；
3)将腔体为规格的焊接模具进行清洁并装入冷压焊接设备，采用对接冷压焊接的方式进行焊接；先启动冷压焊接设备，打开开门器将经过预处理的银镍合金线材置于焊接模具中，对齐接头并固定，启动进给按键，到位后启动半退按键，重复焊接5次；
4)焊接完成后，打开焊接模具及开门器，将焊接后的线材从模具中取出，所得焊接后线材接头区域台阶明显，直径为的线材表面毛刺严重，焊接失败；
实施例3
1)通过热挤压、拉拔、退火工艺得到两根直径约为的银镍(10)(AgNi(10))合金线材(其中一根为另一根为两根线材的直径差的绝对值为0.10mm)；
2)对银镍合金线材的待焊接端面用锉刀和金相砂纸进行打磨处理，去除杂质和油污等异物，得到预处理的银镍合金线材；
3)将腔体为规格的焊接模具进行清洁并装入冷压焊接设备，采用对接冷压焊接的方式进行焊接；先启动冷压焊接设备，打开开门器将经过预处理的银镍合金线材置于焊接模具中，对齐接头并固定，启动进给按键，到位后启动半退按键，重复焊接3次；
4)焊接完成后，打开焊接模具及开门器，将焊接后的线材从模具中取出，用钳子和金相砂纸去除线材接头飞边，得到焊接后线材；
5)对焊接后线材的焊接接头区域采用电加热退火的方式去除焊接接头区域的应力，所述通电时施加的电压为130mV，软化时间为35s，得到去除应力的焊接线材。
对本实施例中步骤1)所述的银镍(10)合金线材(即母线)、步骤4)所得焊接后线材的焊接接头以及步骤5)所得去除应力的焊接线材的焊接接头分别进行抗拉强度、断后伸长率、硬度等力学性能进行检测，结果如下述表3所示。
表3：
对比例3
1)通过热挤压、拉拔、退火工艺得到两根直径约为的银镍(15)(AgNi(15))合金线材(其中一根为另一根为两根线材的直径差的绝对值为0.1mm)；
2)对银镍合金线材的待焊接端面用锉刀和金相砂纸进行打磨处理，去除杂质和油污等异物，得到预处理的银镍合金线材；
3)将腔体为规格的焊接模具进行清洁并装入冷压焊接设备，采用对接冷压焊的方式进行焊接；先启动冷压焊接设备，打开开门器将经过预处理的银镍合金线材置于焊接模具中，对齐接头并固定，启动进给按键，到位后启动半退按键，重复焊接5次；
4)焊接完成后，打开焊接模具及开门器，将焊接后的线材从模具中取出，所得焊接后线材仅在接头处有少许飞边，用钳子和金相砂纸去除线材接头飞边，得到焊接后线材；
5)对焊接后线材的焊接接头区域采用电加热退火的方式去除焊接接头区域的应力，所述通电时施加的电压为120mV，软化时间为10s，得到去除部分应力的焊接线材。
对本实施例中步骤1)所述的银镍(15)合金线材(即母线)、步骤4)所得焊接后线材的焊接接头以及步骤5)所得去除部分应力的焊接线材的焊接接头分别进行抗拉强度、断后伸长率、硬度等力学性能进行检测，结果如下述表4所示。
表4：
实施例4
1)通过热挤压、拉拔、退火工艺得到两根直径约为的银镍(20)(AgNi(20))合金线材(其中一根为另一根为两根线材的直径差的绝对值为0.05mm)；
2)对银镍合金线材的待焊接端面用锉刀和金相砂纸进行打磨处理，去除杂质和油污等异物，得到预处理的银镍合金线材；
3)将腔体为规格的焊接模具进行清洁并装入冷压焊接设备，采用对接冷压焊的方式进行焊接；先启动冷压焊接设备，打开开门器将经过预处理的银镍合金线材置于焊接模具中，对齐接头并固定，启动进给按键，到位后启动半退按键，重复焊接4次；
4)焊接完成后，打开焊接模具及开门器，将焊接后的线材从模具中取出，用钳子和金相砂纸去除线材接头四周飞边，得到焊接后线材；
5)对焊接后线材的焊接接头区域采用电加热退火的方式去除焊接接头区域的应力，所述通电时施加的电压为90mV，软化时间为15s，得到去除应力的焊接线材。
对本实施例中步骤1)所述的银镍(20)合金线材(即母线)、步骤4)所得焊接后线材的焊接接头以及步骤5)所得去除应力的焊接线材的焊接接头分别进行抗拉强度、断后伸长率、硬度等力学性能进行检测，结果如下述表5所示。
表5：
Claims (5)
1.一种银镍合金线材的冷压焊接工艺，包括以下步骤：
1)获取直径在1.0～6.0mm范围内的银镍合金线材；
2)对银镍合金线材的待焊接端面进行洁净预处理；
3)将经过洁净预处理的银镍合金线材置于焊接模具中，启动冷压焊接设备进行焊接；
4)焊接完成后，取出线材，去除焊接接头四周飞边，得到焊接后线材；
5)对焊接后线材的焊接接头区域进行去应力退火处理，具体是根据焊接后线材的直径采用电加热退火的方式去除焊接接头区域的应力，参数如下：
当3.0mm≤线材直径≤6.0mm时，通电时施加的电压为120～160mV，软化时间为15～35s；
当1.0mm≤线材直径＜3.0mm时，通电时施加的电压为90～130mV，软化时间为15～35s。
2.根据权利要求1所述的银镍合金线材的冷压焊接工艺，其特征在于：步骤5)中，当3.0mm≤线材直径≤6.0mm时，通电时施加的电压为130～150mV。
3.根据权利要求1所述的银镍合金线材的冷压焊接工艺，其特征在于：步骤5)中，当1.0mm≤线材直径＜3.0mm时，通电时施加的电压为100～120mV。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的银镍合金线材的冷压焊接工艺，其特征在于：步骤2)中，所述的预处理包括清洁度处理和光滑度处理。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的银镍合金线材的冷压焊接工艺，其特征在于：对于准备进行冷压焊接的两根银镍合金线材，它们的直径差的绝对值小于或等于0.15mm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20181207 |