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Abstract

一种使片和铜体互相焊接的方法，该片具有一层基于Ag合金的薄层，包括为进行焊接而使用的激光装置，该方法特征在于包括步骤：把片的一个面叠合在铜体的表面上；通过使激光装置聚焦在最接近片的面和铜体的表面之间接缝的点上开始焊接过程；使激光装置的入射角相对于要焊接的表面的垂线维持在除0°以外的数值；使激光装置相对于接缝移动，以便沿着接缝推进焊接熔池。

Description

用于焊接接触片的方法和用 该方法获得的接触元件
本发明涉及用于焊接接触片的方法，详细地说，涉及，特别是在低压电路断路器的活动触点或固定触点和连接器上，在铜或铜基零件上有至少一层基于银合金(像Ag/Wo、Ag/Wc或诸如此类)的薄层的接触片的焊接方法。本发明的方法是基于进行上述焊接的激光技术。
通常用有外加金属和没有外加金属的钎焊工艺把电路断路器和电连接器的接触片，尤其是低电压电路断路器和低电压连接器的接触片固定到相应的触头；另一种能采用的固定工艺是直接感应焊接或者电阻焊接。
虽然这些方法可以获得满意的效果，但是这些方法有一些缺陷，在一些缺陷中间肯定要提到由于在钎焊过程期间导致热的施加而使铜经受热处理过程。在几十秒内能够达到700℃数量级的温度，这样的加热导致铜的机械性能降低而变坏。
为了避免这些缺陷，试图寻找不发生对要连接部件的机械性能有害的热施加的工艺。特别是，专利申请EP28858描述了基于激光技术的焊接接触片工艺。
根据上述专利申请所描述的内容，在最好是氢气或者是氮/氢混合气体的还原气氛下通过用激光照射使构成接触片的Ag和金属氧化物的合金在其表面短暂熔化。
为了减弱反射现象，预先通过刷尖放电或喷砂使片表面变粗糙或者变黑。移动激光装置可覆盖整个片表面或者可在片表面上扫描格网状轨迹。借助透过激光射线的窗口使接触片(预先排列在它们将要焊接到的零件上)在把它们输送到含有还原气氛工作室的输送装置传送带上成一直线。
这种基于在整个上表面受到激光射线作用期间在片底面的热传导的方法，尽管在理论上是可能的，但是在实践上是不能应用的，由于其复杂性。
从以上所述来看，显然，在当前技术中需要有用于焊接接触片，特别是用于把Ag合金片焊接在铜和铜基表面上的有效方法。
本发明的宗旨是要提供一种不需要对被焊接零件机械性能有害的热施加的焊接接触片方法。
在这个宗旨的范围内，本发明的一个目的是要提供一种基于激光技术而不需要麻烦的预先处理的焊接接触片方法。
本发明另一个目的是要提供一种基于激光技术而不需要使用还原气氛的焊接接触片方法。
本发明又一个目的是要提供一种基于激光技术而在经焊接工艺的零件之间构成坚固焊缝的焊接接触片方法。
本发明再一个目的是要提供一种基于激光技术并且能够在自动生产操作过程中使用的焊接接触片方法。
本发明再一个目的是要提供一种基于激光技术、确保质量可靠性的焊接接触片方法。
本发明再一个目的是要提供一种基于激光技术、能够容易工业化、成本适中和在经济上有竞争性的焊接接触片方法。
用具有至少一层基于银合金的薄层的片和铜或铜基体互相焊接的方法来达到在下文中将更显而易见的上述宗旨。上述一些目的和其他一些目的，其中上述方法包括用激光装置来进行上述的焊接，特点在于上述方法包括步骤：
使上述片的一个面叠合在上述铜或铜基体的表面上；
通过使激光装置聚焦在最接近上述片的上述面和上述铜或铜基体的上述表面之间接缝的点上开始焊接过程；
使激光装置的入射角相对于要焊接的表面的垂线保持在除0°以外的数值；
相对于接缝处移动激光装置，以便沿着接缝推进焊接熔池。
事实表明，通过采用要求用激光装置的焊接和通过按本发明方法运作在片和铜或铜基体之间构成焊接，而不存在已知技术的钎焊方法中的缺陷并且不需要在已知技术的激光焊接方法中使用复杂的精加工。
从下面仅用附图中非限制性例子说明的最佳但不是唯一的实施例的描述中本发明进一步的特点和优点会更显而易见，其中附图仅是根据本发明提供用于片和铜或铜基体互相焊接的系统的示意图。
在图1中，用标号1表示具有至少一层以Ag合金为基底的薄层，而用标号2表示铜体。如所述的那样，根据本发明的方法要求用图1示意表示并且用标号3表示的激光装置来进行焊接。为了构成焊缝(在图中用标号5表示)，把片的一个面叠合在铜或铜基体的表面上。通过使激光装置聚焦在找出最接近片面和铜体表面之间接缝的点上开始焊接过程。
为了防止或者至少最大程度减弱反射现象，在开始步骤期间和在实际焊接过程期间，使激光装置的入射角相对于要焊接的表面的垂线保持在除0°以外的数值是极为重要的。实际上，这意味着激光光束必须不垂直于要焊接的表面。
然后通过相对于接缝移动激光装置以便沿着接缝推进焊接熔池，进行实际的焊接过程。“推进”焊接熔池情况出现在使入射角向量取向在与激光光束和所焊接的接缝之间的相对移动同一方向的时候。如果实际焊接过程在“拖拉”焊接熔池情况(出现在入射角向量相对于激光光束和所焊接的接缝之间的相对移动相反取向的时候)下运行，则表明，等离子气体增多引起激光束反射，发生难以控制的熔融焊接池熄灭和重新开始的循环，形成火口或者激光光束有危险返回到发生系统。
对精通技术的人来说，很明显，在焊接操作期间借助于激光装置相对于要焊接元件的相对移动来进行焊接。实际上能够通过使要焊接元件保持不动而移动激光装置，通过使激光装置保持不动而移动要焊接元件，或者通过两者都移动来构成上述的相对移动。
在下文更详细描述到的激光装置的推进速度，入射角和所有其他物理参数能够根据例如像要焊接元件的化学性质或其厚度之类的特性来选择和调整，而且为了均衡加热区域和为了总体上优化效果也能够在焊接操作期间作恰当控制和改变。
最好是，通过使激光装置聚焦在最接近上述片的面和上述铜或铜基体的表面之间接缝的点上开始焊接过程。
出乎所料，事实上表明在接缝铜侧开始并且焊接时获得较好的效果。尤其是在相对于接缝至少70％的熔融材料靠在铜体所属侧上时获得特别好的效果。这样的情况使制造工艺变得更为方便并且能够获得比在以其他方式焊接时达到的像抗拉强度之类机械强度性能更好的性能。
如所述那样，激光光束必须不垂直于要焊接的表面，并且激光装置的入射角是在5和20°之间，而所以激光光束相对于要焊接的表面的垂线的夹角是在5和20°之间。
实践表明，最好是使用基于固态技术的激光装置，例如Nd晶体激光装置。同样在这样的情况下，即使在焊接期间也可以随着要焊接元件的特性和将要获得的效果而变来选择和调整例如像频率、功率和入射角之类的激光装置使用特性。
为了获得更好的效果，对于片来说，除了包括基于Ag合金薄层外还包括铜薄层。上述片例如能够用双金属挤压工艺获得，是本发明进一步的一种状况。
在使用这些片期间，通过把上述片的铜层叠合在铜体的表面上进行焊接过程。实践表明，由于避开了钎焊技术和与其关联的问题，因此根据发明的方法解决了已知技术中的问题并且比起已知技术来具有许多优点。而且根据发明的方法的综合特点能够防止根据已知技术基于激光技术的一般工艺中的反射现象和焊接熔池熄灭。
所以在根据发明的方法的情况中，获得相比已知技术具有许多改进性能的接触元件是可以实现的。特别是，获得由连接器或低压电路断路器的活动接触或者由连接器或低压电路断路器的固定接触构成铜体的接触元件是可以实现的。
这些接触元件以及从这些接触元件获得并包括这些接触元件的连接器或电路断路器构成本发明的另一种状况。
实践表明，根据发明的方法和由该方法获得的接触元件完全达到预定的宗旨和目的。因而想象到，发明能容许有许多在发明基本原理范围内的变换和变化。而且所有零件可以用在技术上等效的零件替换。

Claims (12)

1.一种使片和铜体互相焊接的方法，该片具有至少一层基于Ag合金的薄层，该方法包括使用进行上述焊接的激光装置，其特征在于还包括步骤：
把上述片的一个面叠合在上述铜体的表面上；
通过使激光装置聚焦在最接近上述片的上述面和上述铜体的上述表面之间接缝的点上开始焊接过程；
使激光装置的入射角相对于要焊接的表面的垂线保持在除0°以外的数值；
相对于接缝移动激光装置，以便沿着接缝推进焊接熔池。
2.根据权利要求所述使片和铜体互相焊接的方法，其特征在于上述的开始发生在激光装置聚焦在最接近上述铜体的表面和上述片的面之间接缝的铜体中的点上期间。
3.根据权利要求所述使片和铜体互相焊接的方法，其特征在于上述激光装置的入射角相对于要焊接表面的垂线是在5和20°之间。
4.根据上述权利要求中的一个或更多个权利要求所述使片和铜体互相焊接的方法，其特征在于相对于接缝至少70％的熔融材料靠在铜体侧上。
5.根据上述权利要求中的一个或更多个权利要求所述使片和铜体互相焊接的方法，其特征在于上述激光装置包括固体激光器。
6.根据权利要求中的一个或更多个权利要求所述使片和铜体互相焊接的方法，其特征在于上述片包括：至少一层基于Ag合金的薄层和至少一层铜薄层。
7.根据权利要求6的方法，其特征在于上述片的铜薄层构成叠合在铜体上的面。
8.用根据上述权利要求中的一个或更多个权利要求的方法获得的接触元件。
9.根据权利要求8的接触元件，其特征在于上述铜体是低电压连接器或电路断路器的活动触头。
10.根据权利要求8的接触元件，其特征在于上述铜体是低电压连接器或电路断路器的固定触头。
11.一种低电压电路断路器，其特征在于该断路器包括一个或更多个根据权利要求8和9其中一个权利要求的接触元件。
12.一种低电压连接器，其特征在于该连接器包括一个或更多个根据权利要求8或9的接触元件。
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