[发明专利]电火花微焊接装置及方法

说明书

电火花微焊接装置及方法，属于微焊接领域；解决了微焊接技术中在焊接时，传统高能束热源持续热输入对构件易造成热损伤及热影响区域大的问题。包括操作台、棒状工具电极和脉冲电源；操作台上设有夹具，夹具由导电材料制成；夹具用于对待焊接构件进行夹固，脉冲电源的一个电源端与棒状工具电极的一端连接，脉冲电源的另一个电源端与夹具连接，并接入电源地；棒状工具电极位于待焊接构件上方，且二者间有间隙，待焊接构件作为工件电极；利用棒状工具电极和工件电极之间的绝缘介质，在脉冲电源发出的脉冲电压作用下被击穿所产生的电火花放电通道为热源，对待焊接构件进行熔凝连接。把发明主要用于微焊接。

技术领域

本发明属于微焊接领域，具体的讲是以待焊接的若干构件为工件电极，利用工件电极与工具电极之间的绝缘介质被脉冲电压击穿瞬间产生的火花放电通道为热源、对焊接构件进行焊接的新型焊接方法及装置。

背景技术

为了减少能源消耗和满足某些应用场景的特殊需求，工业构件的尺寸正朝着微小化发展，尤其是医疗器械、催化转换器和电力电子等行业对金属丝材和金属箔材等微尺寸构件的微焊接有着迫切的需求。

微尺寸构件是指其形状尺寸的某一个尺寸在微米级别，即几百微米甚至几微米，这就意味着焊接过程中必须要克服因为其微尺寸特点所带来的影响。

目前主要的微焊接方法通常分为四种基本类型：固态连接solid-state bonding、钎焊、粘结剂结合以及熔焊。在以上所有焊接类型中，高能束焊接通过高能束热源可以在整体热输入量较小的情况下实现基体局部或填充物快速熔凝连接，且加工过程灵活简便，可以很好地解决被连接构件的微尺寸效应导致的微焊接过程中加工空间小、焊接精度要求高、构件易变形的难点，相比较于其他焊接方式具有重要的优势。

虽然现有高能束激光、电子束和等离子弧微焊接技术都有各自的优势，但也有应用的局限性，传统高能束热源持续热输入对构件易造成损伤，热影响区域大，且设备及后续维修成本较高，这阻碍了微焊接技术在工业领域的广泛应用，因此，以上问题亟需解决。

发明内容

本发明是为了解决微焊接技术中在焊接时，传统高能束热源持续热输入对构件易造成热损伤及热影响区域大的问题，本发明提供了一种电火花微焊接装置及方法。

电火花微焊接装置，包括操作台、棒状工具电极和脉冲电源；

操作台上设有夹具，夹具由导电材料制成；

夹具用于对待焊接构件进行夹固，脉冲电源的一个电源端与棒状工具电极的一端连接，脉冲电源的另一个电源端与夹具连接；

棒状工具电极位于待焊接构件上方，且二者间有间隙，待焊接构件作为工件电极；

利用棒状工具电极和工件电极之间的绝缘介质，在脉冲电源发出的脉冲电压作用下被击穿所产生的电火花放电通道为热源，对待焊接构件进行熔凝连接。

优选的是，还包括放电间隙伺服进给控制系统和电极运动轨迹控制系统；

放电间隙伺服进给控制系统，用于对棒状工具电极与待焊接构件间的间隙进行调节；

电极运动轨迹控制系统，用于对棒状工具电极的焊接轨迹进行控制。

优选的是，脉冲电源为RC驰张式脉冲电源、独立式晶体管脉冲电源、上述两种电源的组合。

采用所述的电火花微焊接装置实现的焊接方法，该方法包括如下步骤：

步骤一、首先将两个待焊接构件固定在操作台上，使两个待焊接构件之间的待结合面紧密贴合在一起；

步骤二、根据待焊接构件的材料以及焊接需求确定脉冲电源输出的脉冲电压的脉冲形状、脉宽、放电频率和单次脉冲放电能量；