線束焊接

中文名稱：線束焊接 英文名稱：harness welding 定義：一組金屬線和電纜綁在一起，運載設備之間來往的信號和電源的連線，它們通過加熱或加壓，或兩者並用，也可能用填充材料，使工件達到結合的方法。

基本介紹

• 中文名：線束焊接
• 外文名：harness welding
• 類別：焊接工藝
• 優點：快速、節能

線束焊接

中文名稱：線束焊接

英文名稱：harness welding

定義：一組金屬線和電纜綁在一起，運載設備之間來往的信號和電源的連線，它們通過加熱或加壓，或兩者並用，也可能用填充材料，使工件達到結合的方法。

什麼是線束

要了解線束焊接，先要了解什麼是線束。所謂線束，就是指電路中連線各電器設備的接線部件,由絕緣護套、接線端子、導線及絕緣包紮材料等組成。線束多用在各種精密電子設備，如汽車電路，電腦主機板電路，家用電器電路等。這類電線束最容易發生的故障有3種：

1)自然損壞

電線束使用超過了使用期,使電線老化,絕緣層破裂,機械強度顯著下降,引起電線之間短路、斷路、搭鐵等,造成電線束燒壞。線束端子氧化、變形,造成接觸不良等,會引起電氣設備不能正常工作。

2)由於電氣設備的故障造成電線束的損壞

當電氣設備發生過載、短路、搭鐵等故障,都可能引起電線束損壞。

3)人為故障

裝配或檢修汽車零部件時,金屬物體將電線束壓傷,使電線束絕緣層破裂；電線束位置不當；電氣設備的引線位置接錯；蓄電池正負極引線接反；檢修電路故障時,亂接、亂剪電線束電線等,都可以引起電氣設備的不正常工作,甚至燒壞電線束。

其中前2種故障最讓工程技術人員頭疼。而焊接工藝的選擇是是導致這類故障最直接的原因。

傳統的線束焊接

傳統的線束焊接工藝主要有：熔焊，纖焊，壓焊。

1）熔焊是在焊接過程中將工件接口加熱至熔化狀態，不加壓力完成焊接的方法。熔焊時，熱源將待焊兩工件接口處迅速加熱熔化，形成熔池。熔池隨熱源向前移動，冷卻後形成連續焊縫而將兩工件連線成為一體。由於熔焊後，線束接面以熔接苞狀結合形成焊瘤，電阻大，大大降低了線束使用壽命。並且在熔焊過程中，如果大氣與高溫的熔池直接接觸，大氣中的氧就會氧化金屬和各種合金元素。大氣中的氮、水蒸汽等進入熔池，還會在隨後冷卻過程中在焊縫中形成氣孔、夾渣、裂紋等缺陷，惡化焊縫的質量和性能。

2）釺焊是使用比工件熔點低的金屬材料作釺料，將工件和釺料加熱到高於釺料熔點、低於工件熔點的溫度，利用液態釺料潤濕工件，填充接口間隙並與工件實現原子間的相互擴散，從而實現焊接的方法。

焊接時形成的連線兩個被連線體的接縫稱為焊縫。焊縫的兩側在焊接時會受到焊接熱作用，而發生組織和性能變化，這一區域被稱為熱影響區。焊接時因工件材料焊接材料、焊接電流等不同，焊後在焊縫和熱影響區可能產生過熱、脆化、淬硬或軟化現象，也使焊件性能下降，惡化焊接性。這就需要調整焊接條件，焊前對焊件接口處預熱、焊時保溫和焊後熱處理可以改善焊件的焊接質量。

3）壓焊是在加壓條件下，使兩工件在固態下實現原子間結合，又稱固態焊接。常用的壓焊工藝是電阻對焊，當電流通過兩工件的連線端時，該處因電阻很大而溫度上升，當加熱至塑性狀態時，在軸向壓力作用下連線成為一體。

各種壓焊方法的共同特點是在焊接過程中施加壓力而不加填充材料。多數壓焊方法如擴散焊、高頻焊、冷壓焊等都沒有熔化過程，因而沒有象熔焊那樣的有益合金元素燒損，和有害元素侵入焊縫的問題，從而簡化了焊接過程，也改善了焊接安全衛生條件。同時由於加熱溫度比熔焊低、加熱時間短，因而熱影響區小。許多難以用熔化焊焊接的材料，往往可以用壓焊焊成與母材同等強度的優質接頭。

綜上所述，壓焊必然要取代熔焊、纖焊成為線束焊接的主流工藝。

線束壓焊工藝介紹

線束壓焊方式有擴散焊、高頻焊、冷壓焊、超音波焊。

擴散焊

diffusion welding

將焊件緊密貼合，在一定溫度和壓力下保持一段時間，使接觸面之間的原子相互擴散形成聯接的焊接方法。影響擴散焊過程和接頭質量的主要因素是溫度壓力擴散時間和表面粗糙度。焊接溫度越高,原子擴散越快焊接溫度一般為材料熔點的0.5～0.8倍。根據材料類型和對接頭質量的要求，擴散焊可在真空、保護氣體或溶劑下進行，其中以真空擴散焊套用最廣。為了加速焊接過程、降低對焊接表面粗糙度的要求或防止接頭中出現有害的組織，常在焊接表面間添加特定成分的中間夾層材料,其厚度在0.01毫米左右。擴散焊接壓力較小,工件不產生巨觀塑性變形，適合焊後不再加工的精密零件。擴散焊可與其他熱加工工藝聯合形成組合工藝,如熱耗-擴散焊、粉末燒結-擴散焊和超塑性成形-擴散焊等。這些組合工藝不但能大大提高生產率，而且能解決單個工藝所不能解決的問題。如超音速飛機上各種鈦合金構件就是套用超塑性成形-擴散焊製成的擴散焊的接頭性能可與母材相同，特別適合於焊接異種金屬材料、石墨和陶瓷等非金屬材料、彌散強化的高溫合金、金屬基複合材料和多孔性燒結材料等。擴散焊已廣泛用於反應堆燃料元件、蜂窩結構板、靜電加速管、各種葉片、葉輪、沖模、過濾管和電子元件等的製造。

擴散焊是在一定溫度和壓力下將種待焊物質的焊接表面相互接觸，通過微觀塑性變形或通過焊接面產生微量液相而擴大待焊表面的物理接觸，使之距離離達(1~ 5)x10-8cm以內(這樣原子間的引力起作用，才可能形成金屬鍵)，再經較長時間的原子相互間的不斷擴散，相互滲透，來實現冶金結合的一種焊接方法。

顯然，對於普通線束的焊接，使用擴散焊成本太高。

高頻焊(high-frequency welding)

高頻焊是以固體電阻熱為能源。焊接時利用高頻電流在工件內產生的電阻熱使工件焊接區表層加熱到熔化或接近的塑性狀態，隨即施加（或不施加）頂鍛力而實現金屬的結合。因此它是一種固相電阻焊方法。高頻焊根據高頻電流在工件中產生熱的方式可分為接觸高頻焊和感應高頻焊。接觸高頻焊時，高頻電流通過與工件機械接觸而傳入工件。感應高頻焊時，高頻電流通過工件外部感應圈的耦合作用而在工件內產生感應電流。高頻焊是專業化較強的焊接方法，要根據產品配備專用設備。生產率高，焊接速度可達30m/min。主要用於製造管子時縱縫或螺旋縫的焊接。

顯然，對於細小的線束，高頻焊不適用。

冷壓焊

冷壓焊，英文為cold pressure welding

加壓變形時，工件接觸面的氧化膜被破壞並被擠出，能淨化焊接接頭。所加壓力一般要高於材料的屈服強度，以產生60～90%的變形量。加壓方式可以緩慢擠壓、滾壓或加衝擊力，也可以分幾次加壓達到所需的變形量。

冷壓焊由於不需加熱、不需填料，設備簡單；焊接的主要工藝參數已由模具尺寸確定，故易於操作和自動化，焊接質量穩定，生產率高，成本低；不用焊劑，接頭不會引起腐蝕；焊接時接頭溫度不升高，材料結晶狀態不變，特別適於異種金屬和熱焊法無法實現的一些金屬材料和產品的焊接。冷壓焊已成為電氣行業、鋁製品業和太空焊接領域中最重要的有限幾種焊接方法之一。

冷壓焊機及其模具的工作表面可能會積聚金屬碎屑，必須定期清除。如有壓縮空氣，可用壓縮空氣把碎屑吹掉。如果要徹底的清除碎屑，可將模具從焊機中取出，把模具的四塊模組拆開，用放大鏡仔細每塊模組，確保所有模組表面的微量碎屑都被清除。拆模時必須小心，尤其小彈簧容易丟失。模具的表面不乾淨將會導致接線時線容易在模具中打滑，以至於焊接失敗。注意維修後的模具工作表面決不允許有任何油脂。

冷壓焊所需設備簡單，工藝簡便,勞動條件好。但冷壓焊所需擠壓力較大，在大截面工件的焊接時設備較龐大，搭接焊後工件表面有較深的壓坑，因而在一定程度上限制了它的套用範圍。

因此，冷壓焊對於線束焊接也不是完美的選擇。

壓焊機的種類

多工位熱壓焊接機

多工位熱壓焊接機，包括機架，轉盤，對線調整機構，焊接機構，電機，轉盤定位 壓焊機機構和電氣控制部分，機架上緊固底座，轉盤位於底座上方，安裝在機架內的電機驅動垂直穿過底座中心並由其支撐的轉軸間歇轉動，從而帶動和轉軸垂直緊固的轉盤間歇轉動，在轉盤上設定的工位位置開槽孔，在槽孔上安裝可相對槽孔作上下移動的浮動裝置，轉盤上沿圓周方向可均勻地設定多個工位。

超音波壓焊機

超音波壓焊的原理是由超音波發生器產生幾十千赫的超聲振盪電能，通過磁致伸縮換能器產生超聲頻率的機械振動。壓焊劈刀鑲在端部的適當位置上，劈刀必然同時產生一種稱為交變剪下應力的機械振動。鋁絲和晶片鋁焊區表面的氧化膜受到破壞，同時由於摩擦，在界面上產生一定的熱量使焊接處的鋁絲和晶片上的鋁焊區都產生一定的塑性形變，使鋁原子金屬鍵緊密接觸而形成牢固的鍵合。

金屬焊接機NC-2032（尼可超音波徐偉）

球焊壓焊機

球焊壓焊機以熱壓焊法和超音波壓焊法為基礎，所用設備分別為熱壓焊機、超音波壓焊機和球焊機。這是廣泛採用的內引線焊接方法之一，其特點是：①工作溫度（200～250℃）低於熱壓焊法的工作溫度；②所用的壓焊劈刀不用加熱而由超聲振動產生熱能；③採用金絲為引線，並以球焊形式進行焊接。三種內引線焊接法的焊接質量，都需要用一個精密的引線抗拉強度測定器（拉力計）進行檢查和控制。

冷壓焊機

冷壓焊過程中可行的變形速度不會引起接頭的升溫，也不存在界面原子的相對擴散。因此，冷壓焊不會產生熱焊接頭常見的軟化區、熱影響區和脆性金屬中間相。經過焊接時嚴重變形的冷壓焊機接頭，其結合界面均呈現複雜的峰谷和犬牙交錯的空間形貌，其結合面面積比簡單的幾何截面大。因此，在正常情況下，同各金屬的冷壓焊接頭強度不低於母材；異種金屬的冷壓焊接頭強度不低於較金屬的強度。由於結合界面大，又無中間相，所以接頭的導電性、抗腐蝕性能優良。

線束焊接機的介紹

超音波線束焊接是利用高頻振動波傳遞到兩個需焊接的線束工件表面，在加壓的情況下，使兩個線束工件表面相互摩擦而形成分子層之間的熔合，其優點在於快速、節能、熔合強度高、導電性好、無火花、接近冷態加工；缺點是所焊接金屬件不能太厚（一般小於或等於5mm）、焊點位不能太大、需要加壓。

焊接優點

1）、焊接材料不熔融，不脆弱金屬特性。

2）、焊接後導電性好，電阻係數極低或近乎零。

3）、對焊接金屬表面要求低，氧化或電鍍均可焊接。

4）、焊接時間短，不需任何助焊劑、氣體、焊料。

5）、焊接無火花，環保全全。

線束焊接機型號表

型號	頻率	功率	延時時間	焊接時間	硬化時間	重量	規格
NC-4215	15KHz	4200w	0.01-9.99	0.01-9.99	0.01-9.99	300KG	標準
NC-2815	15KHz	2800w	0.01-9.99	0.01-9.99	0.01-9.99	130KG	標準
NC-2615	15KHz	2600w	0.01-9.99	0.01-9.99	0.01-9.99	100KG	標準
NC-2215	15KHz	2200W	0.01-9.99	0.01-9.99	0.01-9.99	120KG	標準
NC-1825	20KHz	1800w	0.01-9.99	0.01-9.99	0.01-9.99	75KG	標準