線束焊接harness welding

定義：一組金屬線和電纜綁在一起，運(yùn)載設(shè)備之間來(lái)往的信號(hào)和電源的連接，它們通過(guò)加熱或加壓，或兩者并用，也可能用填充材料，使工件達(dá)到結(jié)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(shè)備的接線部件,由絕緣護(hù)套、接線端子、導(dǎo)線及絕緣包扎材料等組成。線束多用在各種精密電子設(shè)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(fā)生的故障有3種：

1)自然損壞

電線束使用超過(guò)了使用期,使電線老化,絕緣層破裂,機(jī)械強(qiáng)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(huì)引起電氣設(shè)備不能正常工作。

2)由于電氣設(shè)備的故障造成電線束的損壞

當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生過(guò)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(shí),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(dāng)；電氣設(shè)備的引線位置接錯(cuò)；蓄電池正負(fù)極引線接反；檢修電路故障時(shí),亂接、亂剪電線束電線等,都可以引起電氣設(shè)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(shù)人員頭疼。而焊接工藝的選擇是是導(dǎo)致這類故障最直接的原因。

傳統(tǒng)的線束焊接

傳統(tǒng)的線束焊接工藝主要有：熔焊，纖焊，壓焊。

1）熔焊是在焊接過(guò)程中將工件接口加熱至熔化狀態(tài)，不加壓力完成焊接的方法。熔焊時(shí)，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(dòng)，冷卻后形成連續(xù)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(jié)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(guò)程中，如果大氣與高溫的熔池直接接觸，大氣中的氧就會(huì)氧化金屬和各種合金元素。大氣中的氮、水蒸汽等進(jìn)入熔池，還會(huì)在隨后冷卻過(guò)程中在焊縫中形成氣孔、夾渣、裂紋等缺陷，惡化焊縫的質(zhì)量和性能。

2）釬焊是使用比工件熔點(diǎn)低的金屬材料作釬料，將工件和釬料加熱到高于釬料熔點(diǎn)、低于工件熔點(diǎn)的溫度，利用液態(tài)釬料潤(rùn)濕工件，填充接口間隙并與工件實(shí)現(xiàn)原子間的相互擴(kuò)散，從而實(shí)現(xiàn)焊接的方法。

焊接時(shí)形成的連接兩個(gè)被連接體的接縫稱為焊縫。焊縫的兩側(cè)在焊接時(shí)會(huì)受到焊接熱作用，而發(fā)生組織和性能變化，這一區(qū)域被稱為熱影響區(qū)。焊接時(shí)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(qū)可能產(chǎn)生過(guò)熱、脆化、淬硬或軟化現(xiàn)象，也使焊件性能下降，惡化焊接性。這就需要調(diào)整焊接條件，焊前對(duì)焊件接口處預(yù)熱、焊時(shí)保溫和焊后熱處理可以改善焊件的焊接質(zhì)量。

3）壓焊是在加壓條件下，使兩工件在固態(tài)下實(shí)現(xiàn)原子間結(jié)合，又稱固態(tài)焊接。常用的壓焊工藝是電阻對(duì)焊，當(dāng)電流通過(guò)兩工件的連接端時(shí)，該處因電阻很大而溫度上升，當(dāng)加熱至塑性狀態(tài)時(shí)，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(diǎn)是在焊接過(guò)程中施加壓力而不加填充材料。多數(shù)壓焊方法如擴(kuò)散焊、高頻焊、冷壓焊等都沒(méi)有熔化過(guò)程，因而沒(méi)有象熔焊那樣的有益合金元素?zé)龘p，和有害元素侵入焊縫的問(wèn)題，從而簡(jiǎn)化了焊接過(guò)程，也改善了焊接安全衛(wèi)生條件。同時(shí)由于加熱溫度比熔焊低、加熱時(shí)間短，因而熱影響區(qū)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(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)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(kuò)散焊、高頻焊、冷壓焊、超聲波焊。

擴(kuò)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(shí)間，使接觸面之間的原子相互擴(kuò)散形成聯(lián)接的焊接方法。影響擴(kuò)散焊過(guò)程和接頭質(zhì)量的主要因素是溫度壓力擴(kuò)散時(shí)間和表面粗糙度。焊接溫度越高,原子擴(kuò)散越快焊接溫度一般為材料熔點(diǎn)的0.5～0.8倍。根據(jù)材料類型和對(duì)接頭質(zhì)量的要求，擴(kuò)散焊可在真空、保護(hù)氣體或溶劑下進(jìn)行，其中以真空擴(kuò)散焊應(yīng)用最廣。為了加速焊接過(guò)程、降低對(duì)焊接表面粗糙度的要求或防止接頭中出現(xiàn)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(kuò)散焊接壓力較小,工件不產(chǎn)生宏觀塑性變形，適合焊后不再加工的精密零件。擴(kuò)散焊可與其他熱加工工藝聯(lián)合形成組合工藝,如熱耗-擴(kuò)散焊、粉末燒結(jié)-擴(kuò)散焊和超塑性成形-擴(kuò)散焊等。這些組合工藝不但能大大提高生產(chǎn)率，而且能解決單個(gè)工藝所不能解決的問(wèn)題。如超音速飛機(jī)上各種鈦合金構(gòu)件就是應(yīng)用超塑性成形-擴(kuò)散焊制成的擴(kuò)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(qiáng)化的高溫合金、金屬基復(fù)合材料和多孔性燒結(jié)材料等。擴(kuò)散焊已廣泛用于反應(yīng)堆燃料元件、蜂窩結(jié)構(gòu)板、靜電加速管、各種葉片、葉輪、沖模、過(guò)濾管和電子元件等的制造。

擴(kuò)散焊是在一定溫度和壓力下將種待焊物質(zhì)的焊接表面相互接觸，通過(guò)微觀塑性變形或通過(guò)焊接面產(chǎn)生微量液相而擴(kuò)大待焊表面的物理接觸，使之距離離達(dá)(1~ 5)x10-8cm以內(nèi)(這樣原子間的引力起作用，才可能形成金屬鍵)，再經(jīng)較長(zhǎng)時(shí)間的原子相互間的不斷擴(kuò)散，相互滲透，來(lái)實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合的一種焊接方法。

顯然，對(duì)于普通線束的焊接，使用擴(kuò)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(shí)利用高頻電流在工件內(nèi)產(chǎn)生的電阻熱使工件焊接區(qū)表層加熱到熔化或接近的塑性狀態(tài)，隨即施加（或不施加）頂鍛力而實(shí)現(xiàn)金屬的結(jié)合。因此它是一種固相電阻焊方法。高頻焊根據(jù)高頻電流在工件中產(chǎn)生熱的方式可分為接觸高頻焊和感應(yīng)高頻焊。接觸高頻焊時(shí)，高頻電流通過(guò)與工件機(jī)械接觸而傳入工件。感應(yīng)高頻焊時(shí)，高頻電流通過(guò)工件外部感應(yīng)圈的耦合作用而在工件內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流。高頻焊是專業(yè)化較強(qiáng)的焊接方法，要根據(jù)產(chǎn)品配備專用設(shè)備。生產(chǎn)率高，焊接速度可達(dá)30m/min。主要用于制造管子時(shí)縱縫或螺旋縫的焊接。

顯然，對(duì)于細(xì)小的線束，高頻焊不適用。

冷壓焊cold pressure welding

加壓變形時(shí)，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(qiáng)度，以產(chǎn)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(dá)到所需的變形量。

冷壓焊由于不需加熱、不需填料，設(shè)備簡(jiǎn)單；焊接的主要工藝參數(shù)已由模具尺寸確定，故易于操作和自動(dòng)化，焊接質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)率高，成本低；不用焊劑，接頭不會(huì)引起腐蝕；焊接時(shí)接頭溫度不升高，材料結(jié)晶狀態(tài)不變，特別適于異種金屬和熱焊法無(wú)法實(shí)現(xiàn)的一些金屬材料和產(chǎn)品的焊接。冷壓焊已成為電氣行業(yè)、鋁制品業(yè)和太空焊接領(lǐng)域中最重要的有限幾種焊接方法之一。

冷壓焊機(jī)及其模具的工作表面可能會(huì)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(jī)中取出，把模具的四塊模塊拆開(kāi)，用放大鏡仔細(xì)每塊模塊，確保所有模塊表面的微量碎屑都被清除。拆模時(shí)必須小心，尤其小彈簧容易丟失。模具的表面不干凈將會(huì)導(dǎo)致接線時(shí)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(shè)備簡(jiǎn)單，工藝簡(jiǎn)便,勞動(dòng)條件好。但冷壓焊所需擠壓力較大，在大截面工件的焊接時(shí)設(shè)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(yīng)用范圍。

因此，冷壓焊對(duì)于線束焊接也不是完美的選擇