丁珂

摘 要：隨著國內(nèi)各零部件產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，可靠、耐用、高性能、低成本已經(jīng)成為部分組件產(chǎn)品批量生產(chǎn)的重要條件。而接線端子作為傳遞電信號的重要媒介，一直受到廣泛關(guān)注。為了保證良好的導(dǎo)電性，傳統(tǒng)接線端子多以銅為原材料就行制作，但是鉻青銅其不耐高溫的特性，會讓其在某些情況下發(fā)生失效。

關(guān)鍵詞：接線端子 鉻青銅 鎢銅合金 慣性摩擦焊 可焊性

本文以此為背景，對端子整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，將鎢銅合金作為端子一部分，將鉻青銅作為端子另一部分，用慣性摩擦焊對這兩端的結(jié)合，并對焊接的可行性進(jìn)行簡要分析。

1.焊接材料

由于鉻青銅（QCr0.5）導(dǎo)電性較好，所以常將其用來制作接線端子。但其不耐高溫，這就導(dǎo)致在出現(xiàn)電壓擊穿的情況下，電弧產(chǎn)生高達(dá)2000℃的瞬時溫度，會將銅合金所制端子燒毀。而鎢銅合金（W80Cu20）的耐高溫性能較好，且耐電弧燒灼，但是其導(dǎo)電性相對于銅合金稍弱，所以考慮將鎢銅合金與鉻青銅兩種材料混合使用。為了增加焊接強(qiáng)度，將好焊接試樣制成如圖1所示，接觸面直徑為Φ10mm。

2.采用焊接方式-慣性摩擦焊

河南科技大學(xué)的王宇飛，楊蘊(yùn)林，王長生的研究表明，超塑性焊接形成的接頭，鉻青銅一側(cè)焊合區(qū)內(nèi)組織明顯細(xì)化，然后逐漸過渡為均勻等軸晶組織，晶粒形狀和尺寸與壓接前相比基本未發(fā)生變化。焊合形態(tài)較好，無明顯缺陷。鎢銅合金一側(cè)組織沒有明顯變化，局部界面處存在有機(jī)械結(jié)合區(qū)、顯微空隙等焊合不良的微觀缺陷[2]。雖然這些缺陷大多出現(xiàn)在距預(yù)留倉較遠(yuǎn)的界面處，但是后續(xù)可能會對接頭的力學(xué)性能產(chǎn)生一定的影響。

慣性摩擦焊成本低，環(huán)境清潔、安全，且焊接精度高，所以其應(yīng)用較為廣泛。

在慣性摩擦焊接中將待焊工件分為旋轉(zhuǎn)端工件和移動端工件，焊接過程中，先利用飛輪為旋轉(zhuǎn)端工件儲存動能，當(dāng)飛輪帶動旋轉(zhuǎn)端工件達(dá)到設(shè)定的轉(zhuǎn)速時飛輪與主軸電機(jī)脫開，移動端沿水平方向朝旋轉(zhuǎn)端移動，然后在焊接壓力的作用下，兩端焊件接觸摩擦并牢固的焊接在一起。

相比與其他焊接形式，慣性摩擦焊需要控制的參數(shù)相對單一，只需要控制調(diào)整主軸轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)動慣量以及摩擦壓力這三個因素，就可以完成焊件的可靠連接，且穩(wěn)定性高，所以近年來發(fā)展迅猛[1]。

試驗要求兩段材料均為回轉(zhuǎn)體，且其橫截面及長度相同，所以對其放置位置暫無要求。故計劃可采用慣性摩擦焊進(jìn)行焊接。

3.焊后淺析

為了驗證兩材料焊接后結(jié)合面的強(qiáng)度以及可靠性，對焊接接頭進(jìn)行了拉伸強(qiáng)度試驗，結(jié)果如圖2所示。結(jié)果顯示，接頭抗拉強(qiáng)度可以達(dá)到166MPa，滿足使用要求，但其斷后延伸率極低，所以初步判斷斷裂形式可能為脆性斷裂。為了進(jìn)一步判斷其斷裂形式，對焊接接頭進(jìn)行金相實驗。

金相實驗結(jié)果如圖3、4所示。圖3左側(cè)為鉻青銅，右側(cè)為鎢銅合金。不難看出，兩個材料之間出現(xiàn)了清晰的界面，鉻青銅側(cè)向鎢銅合金一側(cè)出現(xiàn)明顯擴(kuò)散。但是由于鎢銅合金強(qiáng)度相比鉻青銅要高，所以鎢銅合金一側(cè)的組織變化較小。如圖4所示，鎢銅合金一側(cè)，晶粒仍多為大小超過2μm的大晶粒。

總結(jié)

綜上可得，采用慣性摩擦焊將鎢銅合金和鉻青銅進(jìn)行結(jié)合得到接頭強(qiáng)度滿足使用條件，有望應(yīng)用到實際生產(chǎn)中。但后續(xù)需要對其焊接參數(shù)進(jìn)行進(jìn)一步研究，以保證產(chǎn)品性能。

參考文獻(xiàn)

[1]雷玉成，陳西章，朱強(qiáng).金屬材料焊接工藝[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

[2]王宇飛，楊蘊(yùn)林，王長生.鎢銅合金/鉻青銅復(fù)合結(jié)構(gòu)電觸頭的超塑焊接[J].河南科技大學(xué)學(xué)報，2006，27（1）：1-4