希飛電子-焊接工藝的發展方向

線束焊接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接，它們通過加熱或加壓，或兩者并用，也可能用填充材料，使工件達到結合的方法。

什么是線束

要了解線束焊接，先要了解什么是線束。所謂線束，就是指電路中連接各電器設備的接線部件,由絕緣護套、接線端子、導線及絕緣包扎材料等組成。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)由于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，冷卻后形成連續焊縫而將兩工件連接成為一體。由于熔焊后，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。并且在熔焊過程中，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，還會在隨后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）釬焊是使用比工件熔點低的金屬材料作釬料，將工件和釬料加熱到高于釬料熔點、低于工件熔點的溫度，利用液態釬料潤濕工件，填充接口間隙并與工件實現原子間的相互擴散，從而實現焊接的方法。

焊接時形成的連接兩個被連接體的接縫稱為焊縫。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，焊后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、焊時保溫和焊后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接端時，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接成為一體。

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。同時由于加熱溫度比熔焊低、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、超聲波焊。

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，其中以真空擴散焊應用最廣。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,工件不產生宏觀塑性變形，適合焊后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應用超塑性成形-擴散焊制成的擴散焊的接頭性能可與母材相同，特別適合于焊接異種金屬材料、石墨和陶瓷等非金屬材料、彌散強化的高溫合金、金屬基復合材料和多孔性燒結材料等。擴散焊已廣泛用于反應堆燃料元件、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制造。

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，對于普通線束的焊接，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。主要用于制造管子時縱縫或螺旋縫的焊接。

顯然，對于細小的線束，高頻焊不適用。

冷壓焊cold pressure welding

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

冷壓焊由于不需加熱、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，故易于操作和自動化，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，特別適于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、鋁制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，把模具的四塊模塊拆開，用放大鏡仔細每塊模塊，確保所有模塊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。模具的表面不干凈將會導致接線時線容易在模具中打滑，以至于焊接失敗。注意維修后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，搭接焊后工件表面有較深的壓坑，因而在一定程度上限制了它的應用范圍。

因此，冷壓焊對于線束焊接也不是完美的選擇