漆包线点焊机

1.漆包线定义：

  漆包线是绕组线的一个主要品种，由导体和绝缘层两部组成，裸线经退火软化后，再经过多次涂漆，烘焙而成。

 

图1 焊头结构（分别为：片式、柱状连体、柱状分体）

 

2.漆包线种类

2.1按绝缘材料分

2．1.1缩醛漆包线：聚乙烯醇缩甲醛和聚乙烯醇缩***两种。耐温120度。

2．1.2聚酯漆包线：以对苯二甲酸二甲酯为基的聚酯漆包线漆。耐温130度。

2．1.3聚氨酯漆包线

2．1.4改性聚酯漆包线。耐温155度。

2．1.5聚酯***漆包线

2．1.6聚酯***/聚酰胺酰***漆包线。耐温200度。

2．1.7聚酰***漆包线。耐温220度。

2.2 漆包线按用途分类

2．2.1一般用途的漆包线（普通线）：主要用于一般电机、电器、仪表、变压器等工作场合的绕组线，如聚酯漆包线、改性聚酯漆包线。

 

2．2.2耐热漆包线：主要用于180℃及以上温度环境工作的电机、电器、仪表、变压器等工作场合的绕组线，如聚酯***漆包线、聚酰***漆包线、聚酯漆包线、聚酯***/聚酰胺酰***复合漆包线。

 

2．2.3特殊用途的漆包线：是指具有某种质量特性要求的、用于特定的场合的绕组线，如：聚氨酯漆包线（直焊性）,自粘性漆包线。

 

2.3 按用途分：铜线、铝线、合金线。

2．4按材料形状分：圆线、扁线、空心线。

2．5按绝缘厚度分

2．5.1圆线：薄漆膜-1、厚漆膜-2、加厚漆膜-3（***标准）。

2．5.2扁线：普通漆膜-1、加厚漆膜-2。

 

  

图2 参数示意图

 

  3． 漆包线焊接原理

    漆包线焊接采用专用焊头（图1），利用电流流过焊头产生的电阻热，首先脱去漆包线表面的绝缘漆，随后将热量传到焊盘上熔化焊锡，焊锡与铜线依据钎焊原理形成焊接接头。当焊盘表面不是焊锡而是其它物质（如镍）、或不存在其它物质时，要求的温度较高。 

 

  焊头的形状（电阻分布）、电流和时间影响产生的热量。

 

  压力、焊头表面与漆包线的接触情况，影响焊头热向漆包线和焊盘的传热量。

漆包线和焊盘不同时，对热量的需求量是不一样的，需要合适的焊头、以及需要适当的电源输出电流、通电（脉冲）时间与之相匹配。产品需要热量大，焊头的截面、电源的输出就要大，才能保证足够的热容量。

 

  一般来说，片式焊头需要的能量较高；柱状连体的热量集中在尺寸较小的焊头头部；柱状分体的发热集中在两片接触区域，能量比较集中，需要输入能量较小，适合焊接焊盘较小的零件。

 

   焊头截面过小或接触不良，保证焊好所需要的焊头温度必然偏高，会加速焊头损坏。

4. 漆包线焊接质量影响因素

焊接电源输出不稳定；

焊接工艺参数不佳；
焊头安装问题，包括倾斜角、不稳（晃动）或压缩行程过大等；

机头压力偏低或不稳定，导致接触不良，热量不能稳定传导到焊接区域；

机头随动性不好，焊接过程中漆包线变形时，焊头接触面不能快速跟随。需要有合适的推动力和尽量小的阻力（摩擦力，连接导线的阻力）；

焊头表面赃，影响传热；

工件表面存在其它***；

焊接位置偏离，线放偏；

焊头磨损严重等。

5. 漆包线焊接的工艺参数设定问题

（1）控制模式（恒流与恒压）

  恒流模式（III）：流过焊头的电流始终保持不变，随着焊接次数增加，焊头磨损或烧损导致截面减小，电阻增大，焊头温度会增加，一方面影响焊接质量，也加速焊头损坏。

 

  恒压模式（UUU）：施加在反馈测试端的电压始终保持恒定，电极磨损或烧损导致截面减小时，焊头上的总能量不会增加，有利于延长焊头寿命。

 

  通常情况下保证焊接质量有一个适合的能量范围（工艺窗口），每次焊接只要处在工艺窗口内，就可以获得合格的质量。

 

  要求恒压模式的电压反馈点尽量接近焊头，效果会更好。

（2）多脉冲与单脉冲

  焊接过程中，热量首先脱漆，然后熔化焊锡，***后焊锡在铜线表面形成合金化连接。加热过程需要适应这一过程。

 

  建议第1脉冲（第1段，t3t4）加热快速(电压设置高)一些，有利于快速脱漆。调节工艺参数时，可以将后两段加热关掉（时间设为000），来观察脱漆效果。

 

  第2脉冲（t6）用于产生一定的热量，熔化焊锡。为了避免过热，能量需要适当，保持焊头温度，不会快速升高。

第

  3脉冲（t8t9），需要改善焊接结合的合金化效果时，加小一些的能量保温。可以不用（时间设为000）。

 

  t5和t7为脉冲之间的间隔，建议设为000-020，用于平衡传热和避免焊头温度过高。

压好再给启动信号的应用情况（自动化，机头内触发开关），t1、t3设为000；自动控制抬起时，t10设为000；t0设100左右即可。

 

 特别提示：t3,t4,t6,t8,t9时间单位为逆变周期（4kHz，1/4ms），换算为毫秒（ms）要除以4。例如设定为036时，实际时间为36/4=9ms。

 

 

 

  图3 2次脉冲加热下的温度（T）变化过程示意图

（3）软规范与硬规范（时间长短）

软规范：较长的时间，电压（或电流）设定较小。达到相同的温度需要时间较长。优势：加热柔和，对工件热冲击小；劣势：热量向周围散失较多，焊头过热（热积累问题较严重），工件加热范围过宽。（调整之前大约100ms，电压0.8V）

硬规范：较短的时间，电压（或电流）设定较大。达到相同的温度需要的时间较短。优势：加热快速，热量向周围散失少，有利于避免焊头过热（热积累影响较小），工件加热集中。劣势：高温冲击较大，焊头局部过热。（新调整采用硬规范，时间两脉冲总计21ms（4，40，40），电压1.5V、1.4V）

 

 

 

 图4 硬规范与软规范温度过程对比示意图

 

                特别提示：规范太硬（时间太短）时，在焊头上局部（开缝的底部）热量集中严重，会加速该部分的烧损。

          参数设定，可以观察空焊时焊头发红的部位，微红部分以集中在端部为宜。焊头发红严重（发亮）不利于焊头寿命。（建议固定每段时间30-50，调整电压给定值观察焊头发红情况）

焊头发红合适，剩下的问题是机械、材料和接触状态的问题。

 

（4）热积累

        机器停止工作一段时间之后，焊头和焊头座冷却回到室温（或较低温度），此时机器以一定的节拍开始工作，焊头和焊头座温度会逐渐升高，直到一定的平衡温度，为热积累。该平衡温度与输入能量、节拍快慢、周围散热条件相关。

  

        热积累的影响：由冷态到温度平衡态的热积累过程中，焊头温度是逐渐升高的。在输入相同的能量（例如恒功率，PPP模式）时，由于焊头起始温度不同，***高温度会逐渐增加，表现为焊头越来越热（红）。对焊接质量，使用相同的热输入，保证后来焊得好时开始可能焊不好，开始焊得好后面可能过热。

使用恒流（III）模式时，材料的电阻率随着温度升高而增加，电阻增加，产生的热量H∝I2Rt增大，热积累问题比较大。

 

         采用恒压（UUU）模式时，产生热量H∝U2/R*t有所降低，与较高的基础温度综合作用下，热积累的影响得到改善。

建议改善热积累影响的措施：

采用恒压模式

焊头座水冷

采用多组启动，输入能量递减（递减规律根据节拍与散热优化）

电源递减功能（需要可靠识别开始焊接点）

开始焊接时空启动一定次数等

采用恒压模式会有明显改善，热积累次数大约在数点范围且不会很大，建议通过观察找出规律，反馈给技术人员和供应商。

 

（5）焊头表面清洁

        焊头使用过程中，由于绝缘漆和材料表面的其它物质（例如助焊剂）的影响，表面会变脏。表面赃物影响焊头的热量向焊接区域传递，导致焊接不良。在焊接一定次数后（实验获得的***低次数），需要对焊头表面进行清洁。

注意清洁方法正确，不要***焊头结构，不要给焊头寿命带来较大的影响。

 

       设备参数（工艺参数）调整的不同带来焊头磨损和质量稳定性有差异。原来采用较长的焊接时间，或采用恒流模式，带来了一些焊接问题，建议采用恒压模式，采用较短的焊接时间（硬规范）。对特定的产品，需要对工艺做一定的调试并不断优化，达到越来越好的效果。提供的设备有较丰富的功能和调整空间，有利于焊接工艺的优化，取得更佳的焊接效果。