【摘 要】
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铝/钢异种金属因其在性能和经济方面优势互补的特点,在精密电子制造领域具有良好的发展和应用前景,其中电解电容引脚的制作一般采用冲击焊的方式。冲击焊具有热量集中、热影响区小、焊接变形小等优点,成为小截面异种金属焊接最重要的方法之一。传统的冲击焊电源为电容储能放电式,电容直接对工件放电,焊接过程可控性差,很难满足产品质量日益提高的需求。因此,本课题研制一种逆变式冲击焊电源,改善控制效果,提高焊接质量。本
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铝/钢异种金属因其在性能和经济方面优势互补的特点,在精密电子制造领域具有良好的发展和应用前景,其中电解电容引脚的制作一般采用冲击焊的方式。冲击焊具有热量集中、热影响区小、焊接变形小等优点,成为小截面异种金属焊接最重要的方法之一。传统的冲击焊电源为电容储能放电式,电容直接对工件放电,焊接过程可控性差,很难满足产品质量日益提高的需求。因此,本课题研制一种逆变式冲击焊电源,改善控制效果,提高焊接质量。本文首先确定了电源的总体方案,主电路采用全桥逆变拓扑结构,线圈回路采用斩波控制,完成了高频变压器的设计和其他重要元器件的选型;设计了以ds PIC33FJ64GS610为核心的电源控制系统,主要完成了采样电路、驱动电路、开关量控制电路以及通讯电路等设计。基于冲击焊电源的工作逻辑,提出了焊接回路和线圈回路协同输出策略,完成了电源控制系统的软件设计,包括主程序、焊接控制程序、线圈控制程序、PWM控制、A/D采样、PID控制以及中断服务子程序等编写,实现焊接电流和线圈电流的协同输出,具有较好的控制效果。在完成上述工作的基础上,搭建了冲击焊试验平台,通过高速摄影和数字示波器对冲击焊过程进行观察,分析了冲击焊过程行为变化。采用正交试验优化了1100纯铝与CP线对焊的工艺参数;对比分析了不同焊接电流对电弧形态、接头宏观形貌以及抗拉载荷的影响。结果表明,冲击焊是一个瞬态过程,工件分离前电流有预热和促进引弧的作用,电弧的产生会导致电信号突变,电弧等离子体通道的直径和长度随电弧燃烧而增大;焊接电流是影响接头性能的首要因素,当焊接电流为76A时,电弧燃弧阶段形态为伞状、接头外观表现为圆台型,抗拉载荷可达50.22N,满足实际生产要求。
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