换向器点焊的工艺分析
陈昭明(浙江省三门开关厂)
1引言
电枢是微电机的关键部件，它的质量好坏直接影响到电机的性能、使用寿命和经济性，而换向器点焊又是制造电枢的关键技术。点焊具有生产效率高、不耗辅助材料、工艺简单、漆包线不刮漆、质量稳定和机械强度高等优点。近年来，随着焊接新设备、新工艺的发展和推广应用，微电机行业广泛采用点焊技术，换向器的点焊质量是微电机行业的研究课题。
2换向器点焊原理
点焊是一种高速、经济的连接方法，是电阻焊的一种。将被焊工件压紧于两电极之间，通以电流，大电流通过工件接触面及邻近区域产生电阻热，并加热到溶化或塑性状态，使之形成金属相互结合。点焊时，工件只在有限的接触面上，即所谓“点”上被焊接起来，并形成扁球形的熔核。
电机换向器点焊属单面点焊，两个电均在工件之上，因主电极是采用端面尺寸较小的高熔点材料制成，而辅助电极则是用截面积较大的铜合金制成，所以在主电极接触处产生较高的电阻热，使电枢绕组引线与换向器焊线凸高片的槽或带钩换向器的钩部达到熔化核心或塑性状态。断电后，在电极压力作用下，塑性金属冷却结晶而形成牢固的接头，这就是换向器点焊的基本工艺过程。可见，它有两个最显著的特点：
a．采用内部热源——利用大电流通过焊接区的电阻产生热量进行加热。点焊时产生的热量可由下式计算：
Q=I2Rt
式中Q——产生的热量，J
I——焊接电流，A
R——两电极间电阻，Ω
t——焊接时间，s
b．必须施加压力——在压力的作用下，通电加热，冷却结晶，最后形成牢固的接头。
3影响点焊质量的因素
影响换向器点焊质量的因素有：
a．换向器表面状态，若焊线槽内有油污，致使引线与其接触电阻增大。因点焊电压较低(一般在5V以下)，有时不通电，在电极压力的作用下，会压破油污层，在焊接处容易产生飞溅，甚至虚焊。因此，焊前必须清洗换向器。
b．凸高片焊线槽的加工应使焊线槽在凸高片中心位置，焊线槽与所焊线径应匹配。
c．焊接热量的产生及影响的因素很多，起主导作用是焊接电流、焊接时间、焊接压力，其次是电极材料、电极端面形状及尺寸。
焊接电流对产生热量的影响起主导作用，在点焊过程中，它是一个必须严格控制的参数，引起电流变化的主要原因是电网的波动和交流焊机次级回路的阻抗变化。焊接时间与焊接流在一定范围内可以互为补充，为了获得一定的强度的焊点，可以采用大电流和短时间(硬规范)，也可采用小电流和长时间(软规范)，一般换向器点焊采用的是硬规范，在较大尺寸带钩换向器的点焊时，可选用软规范。
电极压力对两电极间总电阻尺有显著的影响，随着电极压力的增大，R显著减小，此时焊接电流虽略有增大，但不能影响因R减小而引起的热量减少。因此，焊接强度总是随着电极压力的增大而降低，在增大电极压力的同时，增大焊接电流或延长焊接时间，以弥补电阻减小的影响，可以保持焊点强度不变。采用这种焊接条件有利于提高焊点强度的稳定性，电极压力过小，将引起飞溅，也会使焊点强度降低。
电极形状及材料性能影响着相当一部分热量的产生和散失，由于电极的接触面积决定着电流密度，电极材料的电阻率和导热性关系着热量的产生和散失，因而电极的形状和材料对熔核的形成有显著影响。随着电极端头的变形和磨损，接触面积增大，焊点强度将降低，所以在焊接一定批量后，要修整电极。
4工艺参数的选择
点焊的质量与焊件的表面清洁状况、焊接设备的性能、焊接的工艺参数直接相关。一般焊接有三个主要要素，即焊接电流Iw、焊接压力Fw以及焊接时间tw。
4．1焊接电流
当焊接电流很小时，焊接处不能充分加热，始终不能使工件达到熔化温度。增大焊接
电流后才会出现熔化核心，随着焊接电流的增加，焊透率和焊点直径也都均匀地增大。当焊接电流增加过大时，电流密度太大，在很短时间内，核心温度很快超过允许值。若核心直扩大的速度远远超过塑性环扩大的速度时，就要出现飞溅，形成深度压坑，使电枢绕组引线烧断，或者相邻两片换向器片短路，形成产品报废。因此，在选择焊接电流时，要以产生飞溅时的 |
