第7章冷压焊和热压焊

结合机理：国内主要观点：无扩散理论，属晶间结 合 国外：薄膜理论，位错学说 ，扩散理论 ，再结 晶理论，能量学说 等
1 焊接在允许的形变速度之下不会引起接头升温，也不存在界面 原子的扩散，固没有软化区、热影响区和脆性金属中间相。 2 结合面呈现复杂的峰谷和犬牙交错的空间形态，接触面大，同 种金属接头强度不低于母材。异种金属接头强度不低于金属强度
用总压缩量L表示，它等于工件伸出长度与顶锻次数的乘积。
总缩进量有一个最佳值，过高和过低都会使拉压强度降低。
顶锻次数 对接冷压焊时，获得合格接头的关键因素是要有足够的压缩量，对于塑性好， 变形硬化不强烈的金属工件的压缩量通常小于或等于直径或厚度，焊接时使构 建的伸出长度等于压缩长度可一次顶锻焊成，对于硬度较大形变较强的金属， 压缩量通常大于或等于焊件的直径或厚度，需要多次顶锻才能焊成，对于大多 数材料顶锻数一般不能大于三次。
第7章 冷压焊和热压焊
1 冷压焊的特点和工艺 2 冷压焊的应用 3 热压焊的特点和工艺 4 热压焊的应用焊
§7.1 冷压焊的特点及工艺
一 冷压焊的特点 cold pressure welding 在室温条件下，借助压力使待焊金属产生塑性变形而实现
固态焊接的方法冷压焊是在常温下只靠外加压力使金属产生强 烈塑性变形而形成接头的焊接方法。加压变形时，工件接触面 的氧化膜被破坏并被挤出，能净化焊接接头。所加压力一般要 高于材料的屈服强度，以产生60～90％的变形量。加压方式可 以缓慢挤压、滚压或加冲击力，也可以分几次加压达到所需的 变形。
3 焊接压力
冷压焊的能量是过夹头 夹紧传递到待焊工件的界面上。
焊接压力既与被焊材料的强度和工件断面有关，又与焊 接模具的结构尺寸有关。冷压焊过程中。由于塑性变形 产生硬化和模具对金属的约束力，工件上单位压力增大。 对接冷压焊时，工件随变形的进行而被墩粗，工件的名 义断面积不断增大。结果使得焊接末期所需的焊接压力 比焊接初始时的焊接压力要大的多。因此选择焊接压力 应该以焊接末期时最大的焊接压力为准。一般锌合金冷 压对接焊时，单位面积的焊接压力大于2100MPa。
压轮直径D
压轮的直径D从减小焊接压力考虑越小越好，但过小的压轮工件 不能自然送入焊机。工件能自然入机的条件是D≥175tϵ，式中 t=(t1+t2)工件总厚度，ϵ为最小压缩率。 所以，选用压轮直径时，首先满足工件自然入机条件，然后尽可 能选用小的压轮直径。 压轮工作凸台的高与宽的作用与冷压点焊压头作用相似，工作凸 台两侧设轮肩，起控制压缩率和防止工件边缘翅起的作用。 合理的凸台高度h由下式确定：
• 冷压点焊的压缩率是由压头压入深度来控制，通常是设计带轴 肩的压头，见图。从压头端头至轴肩的长度即为压入深度，以 此控制准确的压缩率，同时起到防止工件翘起的作用。图7-4-2 则是在轴肩外圆加设套环预压装臵，又称预压模具套环，通过 弹簧对工件施加预压力，该预压力控制在20~40MPa左右。
（2）搭接缝焊模具
F pS F焊接压力，N p单位压力，MPa
S焊接件的横截面积， mm2
四、冷压焊模具
1 搭接冷压焊模具 （1）搭接点焊压头
冷压点焊分单点点焊和多点点焊，单点焊又分双面点焊和单面点焊 。点焊用的压头形状有圆形（实心或空心）、矩形、菱形、或环形 等。 压头尺寸按工件厚度t确定。 圆形压头直径d（矩形压头的宽度b） d=(1~1.5)t，或b=(1~1.5)t. 矩形压头的长边取(5~6)b。 如果属不等厚点焊，则 压头尺寸d=2t1或b=2t1， t1为薄件厚度。
冷压缝焊有冷滚压焊、冷套压焊和冷挤压焊等形式，各使用着不同 的模具。 a）冷滚压焊压轮 冷滚压焊时，被焊的搭接件在一对滚动的压轮间通过，并同时被加 压焊接，即形成一条密闭性焊缝，图7-4-5为其焊接示意图。从图中 看出，单面滚压焊的两压轮中一个带工作凸台，另一个不带工作凸 台；而双面滚压焊则两个压轮均带凸台。
三 冷压焊工艺及影响因素
1 焊接件的表面状态 （1）待焊表面的清洁度
油膜、水膜和其他杂质会严重影响冷压焊的质量，。金属氧 化膜也会影响冷压焊的质量。对接冷压焊时，结合面处的的氧 化物等有害杂质可在多次顶锻过程中被作为飞边挤出，因此对 接冷压焊时待焊部位的表面清理只需清除油污、水等有害杂质。
（2）待焊表面的粗糙度
冷压焊结合过程一般对工件待连接表面的粗糙度没有很高的 要求，经过轧制、剪切或车削的表面都可以应用。只有当塑性 变形量小于20%时，才要求表面有较低的粗糙度。
2 塑性变形程度
塑性变形程度是指实现冷压焊所需要的最小塑性变形量， 是判断材料冷压焊接性和控制焊接质量的关键参数。 （1）搭接冷压焊压缩率
(2) 对接冷压焊的塑性变形程度
3 结合界面大，又无中间相，所以接头的导电性、抗腐蚀性能优
良。 4 压力是唯一的外加能量。单位压力通常要比被焊材料的屈服强 度大许多倍。 5不需加热、填料，设备简单，节省能源。
6易于操作和自动化，焊接质量稳定，生产率高，成本低。
7 在大截面工件的焊接时设备较庞大，搭接焊后工件表面有较 深的压坑 8 不用焊剂，无污染 9 焊接头不会腐蚀，温度不升高，材料结晶状态不变 10 通过冷焊机飞边后，容易去除，表面光洁 11 金属组织部发生再结晶和软化、退火现象，机械强度不会 降低 12 对焊接材料的性能、厚度以及焊接压力、以及对焊时的顶 锻压力都有个比较严格的约束 13 焊接质量稳定，不受电压波动影响 14 适合不允许升温的产品，有些金属焊接时会因升温而母相 软化，冷压焊是不错的选择
二、冷压焊的分类
1 搭接冷压焊：接主要用于箔材、板材的连接。将工件分别夹
紧在左右钳口中，并伸出一定长度，施加足够的顶锻压力，使伸 出部分产生经向塑性变形，将被焊界面上的杂质挤出，形成金属 飞边，紧密接触的纯洁金属形成焊缝，完成焊接过程。一般需要 2~4次才能使金属边界完全焊合。
2 对接冷压焊
钳口分固定和活动两组，各由两个相互对称的半模组成， 各夹持一个工件,向中间挤压结合。主要用于同种或异种金 属线材、棒材和管材的焊接。