Способ регулирования процесса контактной сварки

Союз Соаетскиз Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ии 764896(23) ПриоритетОпубликовано 230980, Бюллетень М 9 35ЭДата опубликования описания 230980 51)М КЛЗ В 23 К 11/24 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий(54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА КОНТАКТНОЙСВАРКИ Изобретение относится к контактной сварке металлов на переменном токе и может быть использовано в производстве изделий электронной техники и приборостроении при сварке 5 деталей, требующих соединения с минимальной зоной термического влияния, например, при герметизации интегральных схем щовной контактной сваркой. 1 ОИзвестен способ регулирования процесса контактной сварки, при котором регулирование процесса ведут по велИчинам контактных сопротивленийГ 13.15 Известный способ обладает низким быстродействием в обработке возмущающих воздействий, что является его неостатком.Известен также способ регулирова ния процесса контактной сварки, основанный на применении повышенной частоты, при котором регулирование энергии сварочных импульсов осуществляют путем изменения частоты генератора сва рочных импульсов 21.Однако при реализации этого способа необходимо применение специального генератора сварочных импульсов повышенной частоты. 30 2Наиболее близок предлагаемому способ регулирования процесса контактной сварки на переменном токе, при котором управляют сварочным током путем изменения углов включения и выключения в каждом полупериоде 3.Недостатком известного способа регулирования является низкая стабильность формируемой энергии сварочных импульсов, что снижает качество сварных соединений.Цель изобретения - повышение качества сварки. Указанная цель достигается тем, что угол включения корректируют в соответствии с колебаниями напряжения питающей сети, а угол выключения - в зависимости от скорости изменения тока сварки.Качество сварки обуславливается стабильностью сварочного процесса, которая в основном определена стабилизацией энергии, подводимой в зону сварки, а отклонения, возникающие в процессе сварочного цикла, компенсируются коррекцией его длительности по величине скорости изменения сварочного тока.35 60 св. о +екав. + а кыки где .го - предварительно выбранное время сварки при номинальном напряжении сети О сети ноллин, для конкретного сварочного процесса. определяе 65 Получение стабильных размеров сварного соединения обусловлено не только стабилизацией энергии, выделяемой между электродами, но и корректировкой ее в зависимости от состояния деталей. Это достигается, вопервых, корректировкой заданного угла включения сети, т, е, сохранением постоянства величины Оег при нестабильном питающем напряжении. Вовторых, автоматическая корректировка предварительно выбранной продолжительности сварочного цикла осуществляется в зависимости от скорости измене. ния величины сварочного тока, которая при Осопьг соответствует скорости изменения общего сопротивления в 15 контакте свариваемых деталей, что обуславливается в основном ростом удельного сопротивления металлов свариваемых деталей и падением переходного сопротивления при повы шении температуры. Однако стабильность изменения общего сопротивления контакта главным образом определяется отклонениями состояния поверхности, химического состава, термо обработки и размеров свариваемых деталей,.нестабильностью усилия сжатия электродов и т. п. Поэтому для поддержания стабильного качества соединения недостаточно выделения равных порций энергии между электро- ЗО дами при каждом сварочном импульсе, а необходима некоторая коррекция этой энергии. Именно этому условию соответствует такая коррекция длительности сварочного импульса, которая уменьшает его при большей скорости изменения сварочного тока и наоборот.Корректировка угла выключения по этой величине, а не по абсолютному 4 О значению сварочного тока обеспечивает управление сварочным циклом независимо от начальных значений напряжения на электродах и сопротивления контакта. Такая корректировка, кроме того, обеспечивает автоматическое регулирование по динамическим параметрам контактного сопротивления в пределах одного полупериода, в то время как начальный режим предварительно устанавливается 50 по статическим параметрам.Таким образом, способ позволяет управлять процессом контактной сварки с продолжительностью менее одного полупериода питающего напряже ния, что характерно для режима сварки с минимальной зоной термического влияния. Общая длительность сварочного импульса гс, равна мое углами включения с( ект, и выключения Кык сварочного тока, Ьс(екл и Ьг цк - коррекция времени включения и выключения сварочного тока,(посетитл г ЕКл,и вт" вкл.)Выкл) юОсети.номннс 3ВЫКЛ. Д г (ЬХЛ. в (8 ЫКАт где д 1/дг - скорость изменения сварочного тока.Для поддержания постоянства величины энергии Оег может использоваться разомкнутая система автоматического регулирования на тиристорах с фазовым управлением.П р и м е р 1. Проводится нприхватка" донышка и ободка точечной контактной сваркой при сборке металлостеклянного корпуса с планарным расположением выводов для микросхем К 401.14-5("Схема"). Сваривают детали толщиной 0,1 мм + 1,5 мм из сплава 29 НК(ковар). Сварка проводится с двухсторонним токоподводом на электроды диаметром 1 мм через свариваемые детали.Усиленная точка формируется импульсами сварочного тока в положительный и отрицательный полупериоды питающего напряжения частотой 50 Гц. Угол включения тока задан равным 70 , а угол выключения - 130 в каждом полупериоде напряжения, при амплитудном значении тока 700 лет.Коррекция сварочного цикла осуществляется в диапазоне + 5,5 опо углу выключения. Диаметр сварной точки равняется 0,6 при среднем усилении на разрыв 4,5 кгс.Регулирование процесса контактной сваркипо предлагаемому способу увеличивает стабильность сварного соединения. Так, при управлении .процессом в десятипроцентный диапазон от среднего усилия на разрыв соединения входит 87 образцов, в то время как без управления - только б 4.П р и м е р 2. Проводят герметизацию корпуса К 401. 14-5 шовной контактной сваркой. Свариваемые детали- крышка и основание из сплава 29 НК с гальваническими покрытиями из никеля (3 мк)и золота (1-2 мк). Толщина крышки 0,1 мм, Сварку проводят по схеме с односторонним токоподводом через конические ролики диаметром 12 мм и крышку, Скорость сварки 7,5 мм/с. Усилие сжатия 0,8 кгс.Сварную точку формируют аналогично случаю а точечной сваркой (пример 1). Угол включения тока задан равным 80 , а угол выключения - 130 О при амплитудном значении тока 1100 А,Прочноплотный шов образован сварными перекрывающимися точками эллипсного типа с большей стороной равной 0,6 мм, чередующимися с паузой длительностью в два периода764896 20 формула изобретения Составитель В. Катин Редактор А. Маковская Техред О. Легеза Корректор И. МускаЗаказ 6873/6 Тираж 1160 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Подписное Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 питающего напряжения. При этом коэффициент перекрытия точек выбран около 40. Коррекция длительности сварочного цикла при формировании шва составляет + 7 О по углу выключения.Определение эффективности дейст- . вия регулирования проводят в процессе герметизации по температуре нагрена ободка оснбвания корпуса в зоне стеклоспая между предпоследним и последним выводами микросхемы по ходу сварки. При управлении процессом сварки по предлагаемому способу максимальная температура нагрева составляет 141 С, в то время как при сварке без управления, при той же прочности сварного шва на от- . 15 рыв, температура нагрева составляет 157 оС.Температуру измеряют термопарой медь-константан диаметром 0,1 мм + +0,1Для получения прочноплотного шва при сварке без управления процессом энерговложение в каждую сварную точку в условиях цеха должно быть нес.колько завышенным для компенсации нестабильности факторов, влияющих на качество сварки (напряжение питающей сети, состояние поверхностей свариваемых деталей и рабочих частей электродов и т. д.). При таком же режиме с управлением про- ЗО цессом сварки угол коррекции принимает отрицательные значения, составляющие около 90, при формировании сварных точек исследуемого шва, что обеспечивает уменьшение теп ловложений при равной прочности сварного соединения.Способ применим как для однополупериодной, так и для многополупериодной сварки, и особенно эффективен 4 О при создании швов вблизи термочувствительных элементов, так как позволяет уменьшать зону термического влияния. Например, при герметизации полупроводниковых и гибридных микросхем, изделий пьеэотехники и т. п. сущест- ф венно повышается процент выхода годных изделий.По сравнению с известными предлагаемый способ регулирования шовной 1 контактной сварки обладает большим быстродействием и за счет автоматической корректировки величины энерговложения в сварную точку позволяет качественно соединять детали, имеющие значительное отклонение по размерам, состоянию поверхности, составу и т. и.Кроме того, способ осуществляет управление сварочным циклом независимо от начальных значений напряжения на электродах и контактного сопротивления деталей, регулируя ди- намические параметры, и в то же время более прост о своему техническому выполнению, так как требует контроля только величины сварочного тока и вычисления изменения ее во времени. Способ регулирования процесса контактной сварки на переменном токе,при котором управляют сварочным током путем изменения углов включения и выключения тока в каждом полупериоде, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения качества сварки, угол включения корректируют в соответствии с колебаниями напряжения питающей сети, а уголвыключения - в зависимости от скорости изменения тока сварки,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРР 461816, кл. В 23 К 11/24, 1973.2Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2312893/25-27,кл. В 23 К 11/24, 1975.3. Патон Б. Е., Лебедев В. К.Электрооборудование для контактнойсварки. М., "Машиностроение" 1969,с. 81, 85.