หลักการ คุณลักษณะ และการประยุกต์วิธีเชื่อมทั่วไป

การเชื่อมเป็นหนึ่งในกระบวนการเชื่อมหลักที่สำคัญที่สุดในงานโลหะ ช่วยให้เกิดการยึดเกาะของวัสดุชิ้นงานในระดับอะตอม-โดยการใช้ความร้อน ความดัน หรือทั้งสองอย่างรวมกัน ในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การผลิตหน้าสัมผัสทางไฟฟ้า โครงสร้างทางกล ยานยนต์ การบินและอวกาศ และอุปกรณ์พลังงานใหม่ เทคโนโลยีการเชื่อมจะกำหนดค่าการนำไฟฟ้า ความแข็งแรงทางกลของผลิตภัณฑ์โดยตรง และ-ความเสถียรในระยะยาว ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่อง เช่น หน้าสัมผัสทางไฟฟ้าแบบประสานและการเชื่อมแบบหน้าสัมผัส การเชื่อมสมัยใหม่ได้พัฒนาไปไกลกว่าการต่อโครงสร้างจนกลายเป็นวิธีการประมวลผลที่สำคัญสำหรับส่วนประกอบที่มีฟังก์ชันการนำไฟฟ้าสูง

การเชื่อมอาร์คใช้ความร้อนส่วนโค้งที่เกิดขึ้นระหว่างอิเล็กโทรดและชิ้นงานเพื่อหลอมวัสดุฐานและลวดเชื่อม (หรือแกน) ไปพร้อมๆ กัน ทำให้เกิดเป็นรอยเชื่อม วิธีนี้เป็นวิธีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด โดยคิดเป็นสัดส่วนมากกว่า 60% ของการเชื่อมทางอุตสาหกรรมทั้งหมด ขึ้นอยู่กับประเภทของอิเล็กโทรด สามารถแบ่งได้เป็นการเชื่อมอาร์กโลหะด้วยตนเอง การเชื่อมอาร์กแบบป้องกันแก๊ส (GMAW/MIG/MAG) และการเชื่อมอาร์กใต้น้ำ (SAW)

การเชื่อมอาร์กโลหะแบบแมนนวล (SMAW):อิเล็กโทรดเคลือบถูกใช้เป็นอิเล็กโทรด การเคลือบอิเล็กโทรดจะไหม้เพื่อสร้างก๊าซป้องกันและตะกรัน ช่วยป้องกันการเกิดออกซิเดชัน แม้ว่าต้องใช้อุปกรณ์ที่เรียบง่ายและต้นทุนต่ำ แต่ทักษะของช่างเชื่อมก็ขึ้นอยู่กับทักษะของช่างเชื่อมเป็นอย่างมาก

การเชื่อมอาร์กโลหะป้องกันแก๊ส (GMAW):ก๊าซป้องกัน (เช่น Ar หรือ Ar+CO₂) ช่วยรักษาส่วนโค้งให้คงที่ ส่งผลให้เกิดรอยเชื่อมที่มีรูปแบบดี-และมีการกระเด็นน้อยที่สุด มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตยานยนต์และการเชื่อมเหล็กกล้าไร้สนิม

การเชื่อมอาร์คแบบจมอยู่ใต้น้ำ (SAW):ดำเนินการภายใต้ฟลักซ์ เหมาะสำหรับการเชื่อมแผ่นหนาและโครงสร้างขนาดใหญ่อย่างมีประสิทธิภาพ

วิธีการเหล่านี้ไม่เพียงแต่ใช้ได้กับการผลิตโครงสร้างเหล็กเท่านั้น แต่ยังใช้สำหรับการเชื่อมก่อน-ส่วนประกอบที่มีความนำไฟฟ้าสูง โดยให้การสนับสนุนทางโครงสร้างสำหรับส่วนประกอบต่างๆ เช่น ชุดหน้าสัมผัสทางไฟฟ้า และชุดประกอบที่ประสานด้วยหน้าสัมผัสเงิน

การเชื่อมด้วยความต้านทาน (RSW) ทำให้เกิดการเชื่อมต่อโลหะที่หลอมเหลว-ผ่านการให้ความร้อนด้วยความต้านทานที่จุดสัมผัสของชิ้นงาน มีประสิทธิภาพสูง ไม่ต้องใช้ลวดเชื่อม และใช้พลังงานน้อยที่สุด เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการเชื่อมแบบจุดและการเชื่อมแบบตะเข็บของวัสดุที่มีความนำไฟฟ้าสูง เช่น ทองแดง เงิน และนิกเกิลในอุตสาหกรรมไฟฟ้า

การเชื่อมจุด (RSW)
การใช้แคลมป์อิเล็กโทรดในการเชื่อมเพื่อให้แรงดันและส่งผ่านกระแสสูง อิเล็กโทรดจะละลายและก่อตัวเป็น "นักเก็ต" กระบวนการนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตสวิตช์ไฟฟ้าและหน้าสัมผัสรีเลย์ รวมถึงการเชื่อมจุดทองแดง การเชื่อมแบบต้านทานการฉายภาพ และการเชื่อมแบบก้นด้วยความต้านทาน

การเชื่อมตะเข็บ (RSEW)
การใช้อิเล็กโทรดแบบลูกกลิ้งสำหรับการเชื่อมอย่างต่อเนื่องจะสร้างรอยเชื่อมแบบสุญญากาศ เหมาะสำหรับภาชนะโลหะที่ต้องการการปิดผนึกแบบสุญญากาศหรือของเหลว-

การเชื่อมต้านทานไฟฟ้ากระแสสลับ (การเชื่อมต้านทานไฟฟ้ากระแสสลับ)
การใช้ลักษณะวัฏจักรของ AC เพื่อควบคุมอินพุตความร้อน ช่วยลดการกระเด็นได้อย่างมีประสิทธิภาพ และเหมาะสำหรับการเชื่อมที่แม่นยำของส่วนประกอบปลายหน้าสัมผัสเงินแบบไฟฟ้า

เทคโนโลยีหน้าสัมผัสเงินสำหรับการเชื่อมแบบต้านทานมีความสำคัญอย่างยิ่งในอุตสาหกรรมไฟฟ้า โดยทำให้เกิดพันธะที่ปลอดภัยระหว่างหน้าสัมผัสเงินที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าสูงกับซับสเตรตทองแดง ทำให้มั่นใจได้ถึงความต้านทานหน้าสัมผัสต่ำและ{0}}อายุการใช้งานยาวนาน

การบัดกรีแข็งเป็นกระบวนการที่ทำให้เกิดพันธะทางโลหะวิทยาโดยการหลอมโลหะบัดกรีโดยไม่ละลายโลหะฐาน เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการเชื่อมโลหะที่ไม่เหมือนกัน เช่น การบัดกรีหน้าสัมผัสเงินกับแท่งทองแดง หรือการบัดกรีหน้าสัมผัสเงินบนแท่งทองแดง การบัดกรีแบ่งได้เป็นการบัดกรีอ่อนและการบัดกรีแข็งตามอุณหภูมิ

1. การบัดกรี

การใช้บัดกรีที่มีจุดหลอมเหลวต่ำกว่า 450 องศา (เช่น ดีบุก-โลหะผสมตะกั่วและโลหะผสมเงิน-) มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์และไฟฟ้า การบัดกรีด้วยเงินหรือการบัดกรีด้วยเงินช่วยให้การเชื่อมต่อทางไฟฟ้าราบรื่น-ไม่มีรูพรุน และทนทานต่อการกัดกร่อนสูง เหมาะสำหรับการผลิตชุดหน้าสัมผัสไฟฟ้าขนาดเล็ก

2. การประสาน

การใช้โลหะตัวเติมสำหรับการบัดกรีแข็งที่มีเงิน-หรือโลหะผสมสังกะสีทองแดง-ที่มีจุดหลอมเหลวสูงกว่า 450 องศา การบัดกรีแข็งเป็นกระบวนการหลักในการผลิตหน้าสัมผัสไฟฟ้าและไฟฟ้าแบบประสาน ด้วยการควบคุมอุณหภูมิและช่องว่าง (โดยทั่วไปคือ 0.05-0.15 มม.) จึงสามารถบรรลุข้อต่อที่มีความแข็งแรงสูง ซึ่งตอบสนองความต้องการของการใช้งานที่มีความหนาแน่นกระแสสูงและมีค่าการนำความร้อนสูง

การประสานมีความสำคัญอย่างยิ่งในการผลิตหน้าสัมผัสการประสานสำหรับ MCCB (เบรกเกอร์วงจรแบบขึ้นรูป) การประสานความต้านทานไฟฟ้า (ECR) หรือเทคนิคการประสานการเชื่อมหน้าสัมผัสทำให้ได้การเชื่อมต่อที่มีความเสถียร -ความต้านทานต่ำ และ- ความแข็งแรงสูงระหว่างหน้าสัมผัสเงินและตัวนำทองแดง

การเชื่อมด้วยเลเซอร์ใช้ลำแสงเลเซอร์พลังงานสูง-เพื่อให้ความร้อนและละลายโลหะในพื้นที่ ทำให้เกิดเป็นบ่อหลอมเหลวขนาดเล็กมาก มีความแม่นยำสูง ความบิดเบี้ยวน้อยที่สุด และความเร็วสูง การเชื่อมด้วยเลเซอร์ทำให้เกิดรอยเชื่อมที่สะอาดและไม่มีรูพรุน-สำหรับส่วนประกอบที่ซับซ้อน เช่น หน้าสัมผัสทางไฟฟ้าขนาดเล็ก หรือหน้าสัมผัสปุ่มที่เชื่อมด้วยเงินและทองแดง

ในอุตสาหกรรมหน้าสัมผัสทางไฟฟ้า การเชื่อมด้วยเลเซอร์มักถูกรวมเข้ากับการประสานหน้าสัมผัสทางไฟฟ้าเพื่อสร้างส่วนประกอบที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าที่มีความน่าเชื่อถือสูง บริเวณที่ได้รับความร้อนน้อยที่สุด-ทำให้เหมาะสำหรับการเชื่อมวัสดุคอมโพสิตที่มีค่าการนำความร้อนสูง เช่น เงินและทองแดง

การเลือกวิธีการเชื่อมแบบต่างๆ จำเป็นต้องพิจารณาข้อกำหนดด้านวัสดุ ความหนา รูปแบบโครงสร้าง และค่าการนำไฟฟ้าอย่างครอบคลุม:

เมื่อเลือกวิธีการเชื่อมอย่างเหมาะสม จะสามารถปรับปรุงค่าการนำไฟฟ้าของชุดหน้าสัมผัสทางไฟฟ้าได้ ขณะเดียวกันก็เพิ่มความน่าเชื่อถือและความสม่ำเสมอในการผลิตได้อย่างมาก

ด้วยระบบอัตโนมัติที่เพิ่มขึ้นของการเชื่อมหน้าสัมผัสทางไฟฟ้าและการเชื่อมแบบหน้าสัมผัส เทคโนโลยีการเชื่อมกำลังพัฒนาไปสู่กระบวนการที่ชาญฉลาดและบูรณาการ การผลิตสมัยใหม่บรรลุการควบคุมอัตโนมัติเต็มรูปแบบของกระบวนการประกอบประสานเงินผ่านการเชื่อมด้วยหุ่นยนต์และการตรวจสอบด้วยภาพ ในอนาคต การเชื่อมด้วยความต้านทานไฟฟ้ากระแสสลับของหน้าสัมผัสเงินและกระบวนการ-การประสานแบบไฮบริดด้วยเลเซอร์จะกลายเป็นแนวโน้มสำคัญในการผลิต-หน้าสัมผัสทางไฟฟ้าระดับสูง

เทคโนโลยีการเชื่อมเป็นรากฐานหลักสำหรับทั้งประสิทธิภาพการเชื่อมต่อและการนำไฟฟ้า ตั้งแต่การเชื่อมอาร์กแบบดั้งเดิมและการเชื่อมด้วยความต้านทาน ไปจนถึงการเชื่อมประสานด้วยความต้านทานไฟฟ้าสมัยใหม่และการประสานหน้าสัมผัสเงินบนแท่งทองแดงวิวัฒนาการของกระบวนการแต่ละอย่างกำลังขับเคลื่อนอุตสาหกรรมไฟฟ้าไปสู่อนาคตการผลิตที่มีประสิทธิภาพ เชื่อถือได้ และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้น