WCA November 2018

焊接新方案：钨和铜背铸电阻 焊接电极可确保最佳电流传输

作者: Michael Bisaha 著， Gesellschaft für Wolfram Industrie mbH & Bayerische Metallwerke GmbH

电阻焊接是一种常见且简单的焊接方法，能在不夹杂气泡、 不影响金属导电性能的情况下，使金属相互连接。这类应用 主要出现在汽车、航空、电子电气和家用电器行业。焊接接 头的再现性是电阻焊接的优点之一。此处，电极的质量至关 重要。通过与 Triconstant 的合作，德国巴伐利亚州的 Wolfram Industrie 提供一种电阻焊接电极，可保证铜和钨之间的无缝连 接，确保不间断的最佳电流传输和更好的散热性能。用铜或 铜合金背铸电极钨芯便可实现这一点，完全避免了在焊接电 极中经常出现气泡及焊接不良的现象。 一家服务于汽车业的电气工程公司每天都会将数千个铜线头 焊接到电机的线圈上。但是对该公司而言，之前的焊接电极 结果太过多变且不稳定，因此该公司自 2014 年秋季起便采用 了新型 WHG3 电阻焊接电极。这是 Wolfram Industrie 三恒电极 的一种形式，能提升点焊、缝焊、凸焊和对接焊的准确性和 可再现性。 钨或钨镧合金件是用铜背铸的。电阻焊接电极的精确配置与 将要连接的材料相适应。这样才能保证牢固焊接。也有添加 纯铜的版本。铜不仅降低了电极的机械强度，也加强了电流 传输和热扩散。这在某些情况下能显著提高耐久性。 “我们通过精确的工艺控制，实现了不同材料的特殊组合， 其中温度梯度、时间和压力梯度具有重要作用。” Wolfram Industrie 复合材料产品经理迈克尔·比萨哈( Michael Bisaha ) 表示。 由不同材料制成的电阻焊接电极在最佳组合时具有显著优 势。例如，其轴和工作表面能更好地抵御高热量和机械负 荷，此外还具有技术和经济效益：从应用技术的角度看，能 实现硬度和弹性以及导热性和导电性的最佳组合；从经济角 度看，能实现高耐久性和更好的质量，从而能提升效率。 与纯铜、纯钨、铜-铬-锆组合或钨-铜-铬-锆焊接组合相比， 由背铸钨-铜-钨铜合金复合材料制成的 WHG3 ，在硬度和强 度、电导率和导热性、耐热性、抗腐蚀性、附着力和耐久性 等方面，均有更好效果。 “各自的数值不仅取决于几何数据，也取决于电焊机、焊接 参数和焊接材料。”比萨哈在谈到预期结果时表示。“通过 使用各种添加物，例如纯钨或掺杂 WLa20 或 WCe20 的钨，可 以单独调整耐热性和导电性。” WHG3 也不像其他典型复合材料那样具有夹层结构，因为该 组合以渗透性和表面润湿性为基础。公司会根据客户的要求 和图纸制作三恒电极。同时会考虑功率谱和具体的尺寸要 求。 基于渗透性和表面润湿性的组合

❍ ❍ 图 1 : 在钎焊电极中，电极套和电极芯之间的气泡会影响焊接过程 的效果

熔焊接头和钎焊接头的好处对比

电极材料的特性对实现最佳工作效果极为重要：在电阻熔焊 过程中，挤压两个相对电极所需的点力取决于材料和工艺， 通常在几 kN 的范围内。因此在整个使用周期中，电极都要有 足够的机械强度。 然而，明显的交变热负载往往会导致严重的电极磨损：电极 在数 kA 的高安培电流短脉冲的快速序列中受力，在某些情况 下应用不到 100ms 。导热性和导电性越好，则耐久性越好。 背铸电极在此处拥有很多好处，因为焊接电极之间存在显著 的性能差异。

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Wire & Cable ASIA – November/December 2018