專利名稱：用于焊接接觸片的方法和用該方法獲得的接觸元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于焊接接觸片的方法，詳細(xì)地說，涉及，特別是在低壓電路斷路器的活動(dòng)觸點(diǎn)或固定觸點(diǎn)和連接器上，在銅或銅基零件上有至少一層基于銀合金(像Ag/Wo、Ag/Wc或諸如此類)的薄層的接觸片的焊接方法。本發(fā)明的方法是基于進(jìn)行上述焊接的激光技術(shù)。
通常用有外加金屬和沒有外加金屬的釬焊工藝把電路斷路器和電連接器的接觸片，尤其是低電壓電路斷路器和低電壓連接器的接觸片固定到相應(yīng)的觸頭；另一種能采用的固定工藝是直接感應(yīng)焊接或者電阻焊接。
雖然這些方法可以獲得滿意的效果，但是這些方法有一些缺陷，在一些缺陷中間肯定要提到由于在釬焊過程期間導(dǎo)致熱的施加而使銅經(jīng)受熱處理過程。在幾十秒內(nèi)能夠達(dá)到700℃數(shù)量級(jí)的溫度，這樣的加熱導(dǎo)致銅的機(jī)械性能降低而變壞。
為了避免這些缺陷，試圖尋找不發(fā)生對(duì)要連接部件的機(jī)械性能有害的熱施加的工藝。特別是，專利申請(qǐng)EP28858描述了基于激光技術(shù)的焊接接觸片工藝。
根據(jù)上述專利申請(qǐng)所描述的內(nèi)容，在最好是氫氣或者是氮/氫混合氣體的還原氣氛下通過用激光照射使構(gòu)成接觸片的Ag和金屬氧化物的合金在其表面短暫熔化。
為了減弱反射現(xiàn)象，預(yù)先通過刷尖放電或噴砂使片表面變粗糙或者變黑。移動(dòng)激光裝置可覆蓋整個(gè)片表面或者可在片表面上掃描格網(wǎng)狀軌跡。借助透過激光射線的窗口使接觸片(預(yù)先排列在它們將要焊接到的零件上)在把它們輸送到含有還原氣氛工作室的輸送裝置傳送帶上成一直線。
這種基于在整個(gè)上表面受到激光射線作用期間在片底面的熱傳導(dǎo)的方法，盡管在理論上是可能的，但是在實(shí)踐上是不能應(yīng)用的，由于其復(fù)雜性。
從以上所述來看，顯然，在當(dāng)前技術(shù)中需要有用于焊接接觸片，特別是用于把Ag合金片焊接在銅和銅基表面上的有效方法。
本發(fā)明的宗旨是要提供一種不需要對(duì)被焊接零件機(jī)械性能有害的熱施加的焊接接觸片方法。
在這個(gè)宗旨的范圍內(nèi)，本發(fā)明的一個(gè)目的是要提供一種基于激光技術(shù)而不需要麻煩的預(yù)先處理的焊接接觸片方法。
本發(fā)明另一個(gè)目的是要提供一種基于激光技術(shù)而不需要使用還原氣氛的焊接接觸片方法。
本發(fā)明又一個(gè)目的是要提供一種基于激光技術(shù)而在經(jīng)焊接工藝的零件之間構(gòu)成堅(jiān)固焊縫的焊接接觸片方法。
本發(fā)明再一個(gè)目的是要提供一種基于激光技術(shù)并且能夠在自動(dòng)生產(chǎn)操作過程中使用的焊接接觸片方法。
本發(fā)明再一個(gè)目的是要提供一種基于激光技術(shù)、確保質(zhì)量可靠性的焊接接觸片方法。
本發(fā)明再一個(gè)目的是要提供一種基于激光技術(shù)、能夠容易工業(yè)化、成本適中和在經(jīng)濟(jì)上有競(jìng)爭(zhēng)性的焊接接觸片方法。
用具有至少一層基于銀合金的薄層的片和銅或銅基體互相焊接的方法來達(dá)到在下文中將更顯而易見的上述宗旨。上述一些目的和其他一些目的，其中上述方法包括用激光裝置來進(jìn)行上述的焊接，特點(diǎn)在于上述方法包括步驟使上述片的一個(gè)面疊合在上述銅或銅基體的表面上；通過使激光裝置聚焦在最接近上述片的上述面和上述銅或銅基體的上述表面之間接縫的點(diǎn)上開始焊接過程；使激光裝置的入射角相對(duì)于要焊接的表面的垂線保持在除0°以外的數(shù)值；相對(duì)于接縫處移動(dòng)激光裝置，以便沿著接縫推進(jìn)焊接熔池。
事實(shí)表明，通過采用要求用激光裝置的焊接和通過按本發(fā)明方法運(yùn)作在片和銅或銅基體之間構(gòu)成焊接，而不存在已知技術(shù)的釬焊方法中的缺陷并且不需要在已知技術(shù)的激光焊接方法中使用復(fù)雜的精加工。
從下面僅用附圖中非限制性例子說明的最佳但不是唯一的實(shí)施例的描述中本發(fā)明進(jìn)一步的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)會(huì)更顯而易見，其中附圖僅是根據(jù)本發(fā)明提供用于片和銅或銅基體互相焊接的系統(tǒng)的示意圖。
在

圖1中，用標(biāo)號(hào)1表示具有至少一層以Ag合金為基底的薄層，而用標(biāo)號(hào)2表示銅體。如所述的那樣，根據(jù)本發(fā)明的方法要求用圖1示意表示并且用標(biāo)號(hào)3表示的激光裝置來進(jìn)行焊接。為了構(gòu)成焊縫(在圖中用標(biāo)號(hào)5表示)，把片的一個(gè)面疊合在銅或銅基體的表面上。通過使激光裝置聚焦在找出最接近片面和銅體表面之間接縫的點(diǎn)上開始焊接過程。
為了防止或者至少最大程度減弱反射現(xiàn)象，在開始步驟期間和在實(shí)際焊接過程期間，使激光裝置的入射角相對(duì)于要焊接的表面的垂線保持在除0°以外的數(shù)值是極為重要的。實(shí)際上，這意味著激光光束必須不垂直于要焊接的表面。
然后通過相對(duì)于接縫移動(dòng)激光裝置以便沿著接縫推進(jìn)焊接熔池，進(jìn)行實(shí)際的焊接過程?！巴七M(jìn)”焊接熔池情況出現(xiàn)在使入射角向量取向在與激光光束和所焊接的接縫之間的相對(duì)移動(dòng)同一方向的時(shí)候。如果實(shí)際焊接過程在“拖拉”焊接熔池情況(出現(xiàn)在入射角向量相對(duì)于激光光束和所焊接的接縫之間的相對(duì)移動(dòng)相反取向的時(shí)候)下運(yùn)行，則表明，等離子氣體增多引起激光束反射，發(fā)生難以控制的熔融焊接池熄滅和重新開始的循環(huán)，形成火口或者激光光束有危險(xiǎn)返回到發(fā)生系統(tǒng)。
對(duì)精通技術(shù)的人來說，很明顯，在焊接操作期間借助于激光裝置相對(duì)于要焊接元件的相對(duì)移動(dòng)來進(jìn)行焊接。實(shí)際上能夠通過使要焊接元件保持不動(dòng)而移動(dòng)激光裝置，通過使激光裝置保持不動(dòng)而移動(dòng)要焊接元件，或者通過兩者都移動(dòng)來構(gòu)成上述的相對(duì)移動(dòng)。
在下文更詳細(xì)描述到的激光裝置的推進(jìn)速度，入射角和所有其他物理參數(shù)能夠根據(jù)例如像要焊接元件的化學(xué)性質(zhì)或其厚度之類的特性來選擇和調(diào)整，而且為了均衡加熱區(qū)域和為了總體上優(yōu)化效果也能夠在焊接操作期間作恰當(dāng)控制和改變。
最好是，通過使激光裝置聚焦在最接近上述片的面和上述銅或銅基體的表面之間接縫的點(diǎn)上開始焊接過程。
出乎所料，事實(shí)上表明在接縫銅側(cè)開始并且焊接時(shí)獲得較好的效果。尤其是在相對(duì)于接縫至少70％的熔融材料靠在銅體所屬側(cè)上時(shí)獲得特別好的效果。這樣的情況使制造工藝變得更為方便并且能夠獲得比在以其他方式焊接時(shí)達(dá)到的像抗拉強(qiáng)度之類機(jī)械強(qiáng)度性能更好的性能。
如所述那樣，激光光束必須不垂直于要焊接的表面，并且激光裝置的入射角是在5和20°之間，而所以激光光束相對(duì)于要焊接的表面的垂線的夾角是在5和20°之間。
實(shí)踐表明，最好是使用基于固態(tài)技術(shù)的激光裝置，例如Nd晶體激光裝置。同樣在這樣的情況下，即使在焊接期間也可以隨著要焊接元件的特性和將要獲得的效果而變來選擇和調(diào)整例如像頻率、功率和入射角之類的激光裝置使用特性。
為了獲得更好的效果，對(duì)于片來說，除了包括基于Ag合金薄層外還包括銅薄層。上述片例如能夠用雙金屬擠壓工藝獲得，是本發(fā)明進(jìn)一步的一種狀況。
在使用這些片期間，通過把上述片的銅層疊合在銅體的表面上進(jìn)行焊接過程。實(shí)踐表明，由于避開了釬焊技術(shù)和與其關(guān)聯(lián)的問題，因此根據(jù)發(fā)明的方法解決了已知技術(shù)中的問題并且比起已知技術(shù)來具有許多優(yōu)點(diǎn)。而且根據(jù)發(fā)明的方法的綜合特點(diǎn)能夠防止根據(jù)已知技術(shù)基于激光技術(shù)的一般工藝中的反射現(xiàn)象和焊接熔池熄滅。
所以在根據(jù)發(fā)明的方法的情況中，獲得相比已知技術(shù)具有許多改進(jìn)性能的接觸元件是可以實(shí)現(xiàn)的。特別是，獲得由連接器或低壓電路斷路器的活動(dòng)接觸或者由連接器或低壓電路斷路器的固定接觸構(gòu)成銅體的接觸元件是可以實(shí)現(xiàn)的。
這些接觸元件以及從這些接觸元件獲得并包括這些接觸元件的連接器或電路斷路器構(gòu)成本發(fā)明的另一種狀況。
實(shí)踐表明，根據(jù)發(fā)明的方法和由該方法獲得的接觸元件完全達(dá)到預(yù)定的宗旨和目的。因而想象到，發(fā)明能容許有許多在發(fā)明基本原理范圍內(nèi)的變換和變化。而且所有零件可以用在技術(shù)上等效的零件替換。
權(quán)利要求
1.一種使片和銅體互相焊接的方法，該片具有至少一層基于Ag合金的薄層，該方法包括使用進(jìn)行上述焊接的激光裝置，其特征在于還包括步驟把上述片的一個(gè)面疊合在上述銅體的表面上；通過使激光裝置聚焦在最接近上述片的上述面和上述銅體的上述表面之間接縫的點(diǎn)上開始焊接過程；使激光裝置的入射角相對(duì)于要焊接的表面的垂線保持在除0°以外的數(shù)值；相對(duì)于接縫移動(dòng)激光裝置，以便沿著接縫推進(jìn)焊接熔池。
2.根據(jù)權(quán)利要求所述使片和銅體互相焊接的方法，其特征在于上述的開始發(fā)生在激光裝置聚焦在最接近上述銅體的表面和上述片的面之間接縫的銅體中的點(diǎn)上期間。
3.根據(jù)權(quán)利要求所述使片和銅體互相焊接的方法，其特征在于上述激光裝置的入射角相對(duì)于要焊接表面的垂線是在5和20°之間。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中的一個(gè)或更多個(gè)權(quán)利要求所述使片和銅體互相焊接的方法，其特征在于相對(duì)于接縫至少70％的熔融材料靠在銅體側(cè)上。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中的一個(gè)或更多個(gè)權(quán)利要求所述使片和銅體互相焊接的方法，其特征在于上述激光裝置包括固體激光器。
6.根據(jù)權(quán)利要求中的一個(gè)或更多個(gè)權(quán)利要求所述使片和銅體互相焊接的方法，其特征在于上述片包括至少一層基于Ag合金的薄層和至少一層銅薄層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其特征在于上述片的銅薄層構(gòu)成疊合在銅體上的面。
8.用根據(jù)上述權(quán)利要求中的一個(gè)或更多個(gè)權(quán)利要求的方法獲得的接觸元件。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的接觸元件，其特征在于上述銅體是低電壓連接器或電路斷路器的活動(dòng)觸頭。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的接觸元件，其特征在于上述銅體是低電壓連接器或電路斷路器的固定觸頭。
11.一種低電壓電路斷路器，其特征在于該斷路器包括一個(gè)或更多個(gè)根據(jù)權(quán)利要求8和9其中一個(gè)權(quán)利要求的接觸元件。
12.一種低電壓連接器，其特征在于該連接器包括一個(gè)或更多個(gè)根據(jù)權(quán)利要求8或9的接觸元件。
全文摘要
一種使片和銅體互相焊接的方法，該片具有一層基于Ag合金的薄層，包括為進(jìn)行焊接而使用的激光裝置，該方法特征在于包括步驟把片的一個(gè)面疊合在銅體的表面上；通過使激光裝置聚焦在最接近片的面和銅體的表面之間接縫的點(diǎn)上開始焊接過程；使激光裝置的入射角相對(duì)于要焊接的表面的垂線維持在除0°以外的數(shù)值；使激光裝置相對(duì)于接縫移動(dòng)，以便沿著接縫推進(jìn)焊接熔池。
文檔編號(hào)H01H11/04GK1608300SQ02826216
公開日2005年4月20日 申請(qǐng)日期2002年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月28日
發(fā)明者馬西莫·毛拉, 費(fèi)代里科·甘巴 申請(qǐng)人:Abb服務(wù)有限公司