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纯钛眼镜架焊接的基本原理

纯钛眼镜架焊接的基本原理

纯钛眼镜架焊接的基本原理

  一、钛架相关的几种焊接方式

  1、电阻焊

  将被焊工件压紧于两电极之间并通以电流,利用电流经工件接触面及邻近区域产生的电阻热将其加热到熔化或塑性状态,使之形成金属结合的一种方式。

  2、钎焊

  采用熔点比被焊工件低的金属材料作钎料,将工件和钎料加热到钎料熔化,利用液态钎料润湿工件,填充接头间隙并与工件相互溶解和扩散而实现连接工件的方式。

  钛架使用的钎料就是焊线,其主要材料成分为:Ti Cu Ni

  3、电阻钎焊

  电阻钎焊和电阻焊相似,是依靠电流通过钎焊处由电阻产生的热量来加热工件和熔化钎料,其分为直接加热和间接加热两种。

  钛架一般都采用电阻钎焊且为直接加热方式:钎焊处由电流直接加热,加热很快。但要求钎焊面紧密吻合,加热程度视电流大小和压力而定。

  一般地加热电流为:6000-15000A(安培)

  压力为:100-2000N(牛顿)

  4、凸焊

  通常是在两工件之一上制作凸点,利用高电流大压力瞬时熔化的一种焊接方式。

  钛架凸焊主要用于焊铰链,OBE类弹弓盒。

  二、电阻焊基本原理

  1、焊接热量产生:Q=I2RT (J)

  Q—产生的热量(J)

  I—焊接电流(A)

  R—电极间电阻(∏)

  ① 电阻R及影响的因素

  电极间电阻包括,工件本身电阻RW,两工件间接触电阻RV电极与工件间接触电阻RVW。

  R=2RW+RV+2RVW

  当工件和电极已定时,工件的电阻取决于它的电阻率。因此,电阻率是被焊材料的重要性能,电阻率高的金属产热快散热慢(如不锈钢、钛金属等)电阻率低的金属产热慢散热快(如铜、铝等)。

  ②     焊接电流的影响

  由Q=I2RT公式中可以看出电流对产热的影响比电阻和时间两者都大。

  电流密度对加热有显着影响,增大电极接触面电流密度和焊接热将降低

  ③     焊接时间的影响

  焊接时间与焊接电流在一定范围内可以互补,为获得一定强度的焊点,可以采用大电流和短时间(强条件又称强规范)。也可采用小电流和长时间(弱条件又称弱规范)

  造用哪种焊接条件取决于金属的性能、厚度、焊机的功率。

  钛架焊接一般采用强条件。

  ④     电极压力的影响

  电极压力对两电极间总电阻R有显着影响,压力增大R显着减小,焊接强度随着电极压力增大而降低。在增大电极压力的同时,增大焊接电流或延长焊接时间,可以弥补电阻减小的影响,保持焊点强度不变,采用这种焊接条件有利于提高焊点强度的稳定性,在钛架焊接时,应特别注意电极压力大小及稳定性。

  ⑤     电极形状及材料性能的影响

  由于电极的接触面积决定着电流密度,电极材料的电阻率和导热性关系着热量的产生和散失,而电极形状和材料对熔核形成有显着影响,随着电极端头的变形和磨损,接触面积将增大,焊点强度将降低。

  ⑥     工件表面状况的影响

  工件表面上的氧化物、污垢、油和其他杂质增大了接触电阻,过厚的氧化物层甚至使电流不能通过,局部的导通会使电流密度过大而造成飞溅(炸焊)或表面烧损,氧化物层的不均匀性还会影响焊点加热的不一致,引起焊接质量的波动,因此彻底清理工件表面是保证获得优质接头的必要条件。

  钛架焊接时配件表面上的氧化物、污垢、油和其他杂质会造成焊接不过焊、烧熔、强度不够等。故钛架焊接前配件必须进行酸洗处理(酸液为浓HNO3+HF 酸按比例配制)

  三、焊接循环

  焊接循环由四个基本阶段组成

  1、  预压时间——由电极开始下降到焊接电流开始接通的时间,这一时间是为了确保在通电前电极压紧工件使工件间有适当的压力。

  2、  焊接时间——焊接电流通过工件并产生熔核时间

  3、  维持时间——焊接电流切断在电极压力继续保持的时间,在此时间内熔核凝固并冷却至具足够的强度。

  4、  休止的时间——由电极开始提起到电极再次开始下降,准备在下一个待焊点压紧工件的时间,休止时间只适用于焊接循环重复进行的场合。

  四、钛及其合金的焊接

  1、钛金属的特点

  纯钛是一种银白色的金属,其密度为4.5g/㎝3,熔点为1668℃有两种晶体结构882℃以上为体心立方结构称β钛,低于此温度为密排六方结构称R钛。随钛中合金元素及杂质含量不同,同素异构转变温度也不相同。

  钛主要用于航空工业如飞机制造,TiNb合金是一种超导材料,TiNi合金是一种记忆功能材料,TiFe合金可作为贮氢材料,因钛合金与生物相容性好和强度高。在医学上广泛用于人工关节和内固定材料等。

  钛是一种活性金属,甚至在室温下都能迅速生产稳定而致密的氧化膜,钛及钛合金在高温下对氧、氮、氢和碳等具有极大的亲和力,这给焊接带来困难,故钛架焊接必须在气体保护下进行,一般使用的保护气体为氩气,纯度为99.99%。

  工业纯钛塑性好,但强度较低,为提高强度和改善其它性能,往往需加入合金元素。根据合金元素稳定R相或β相。

  2、钛金属的焊接性

  高温下钛与氧、氢、氮反应速度较快,钛在300℃以上快速吸氢,600℃以上快速吸氧,700℃以上快速吸氮。面钛架焊接温度在1000℃左右,故钛架焊接必须在惰性气体保护下进行。

  氧和氮间隙固溶于钛中,使钛晶格畸变,变形抗力增加,强度和硬度增加。塑性和韧性降低,氢化钛中形成氢化物使钛容易脆化,碳超过溶解度时生成硬而脆的 TiC,呈网状分布,易于引起裂纹,焊接时工件及焊丝上的油污能使焊缝增碳故焊前应注意清理。

  钛架焊接温度在1000℃左右。

  眼镜的基础知识

  一、眼镜的分类

  1、  按材料分             一般金属眼镜

  金属眼镜

  钛金属眼镜

  眼镜分类

  非金属眼镜

  2、  按眼镜形状分

  全框类    半框类     无框类     挂架类等

  二、眼镜的规格知识

  1、眼镜的尺寸标注     圈(尺寸)□鼻幅(尺寸)—脚丝(尺寸)

  例:52 □18—140

  2、圈尺寸 :指镜片水平状态时水平方向的最大间距。

  3、鼻幅:水平状态下,镜片与镜片之间的最小间距。

  注:焊中梁时半框测量尺寸为鼻幅,全框测量尺寸—1㎜则为鼻幅,误差要求为±0.2㎜.

  4、脚丝长度:铰链中心(合口)到脚套尾端的线径,误差要求为±1㎜.

  5、镜弯:指镜片为满足需要而弯成的一定球面。 一般有4.5C、5.0C、6.0C等。

  6、面弯:为满足使用面将前框设计成有一定夹角的夹角值。一般镜架面弯值为4°+1。

  7、倾斜度:指能设计的装头的倾斜角度。

  8、开放位:脚丝正常开放时,脚丝弯点和合口连线与眼镜中心的夹角。

  9、鼻托位置:鼻托箱中心位置到眼镜框中心线的距离。

  三、基本常识

  1、左右的规定:在正确戴上眼镜时,左手边的为左、右手边的为右。

  2、眼镜检品时的基本出发点:左右对称。

  3、钛架的特点

  ① 重量轻、不生锈。

  ② 不会对人体造成过敏。

  ③ 加工难度大焊接时需氩气保护。

  4、焊接质量一般包括焊缝外形尺寸,接头的连续性,接头的性能。

  5、焊接接头连续性缺陷主要有,裂纹、气孔和缩孔,夹杂和夹渣未熔合与未焊透。

  6、焊接质量检验主要分非破坏性检验和破坏性检验。

  7、焊接结构中焊接接头主要起连接作用和传力作用。

  8、母材因受热的影响(但未熔化)而发生全相组织和力学性能变化的区域是热影响区。

  9、本厂半成品加工基本工艺流程。

  全(半)框类

  焊夹口——焊中梁——焊烟斗——(焊铰链)——焊庄头——抛光——滚桶——出电镀

  无框类

  中梁焊牙钉——焊铜钩

  ——抛光——滚桶——电镀

  焊铰链——焊庄头牙钉

  焊接强度改善对策

  1、调机方面要求

  ①     调机时应注意焊接火力,时间及压力要适当和稳定。

  ②     调机时必须装镜片检查强度,必要时可做破坏性试验。

  ③     调机时应注意两个焊接配件之间的吻合程度(尤其需切削的配件)。

  ④     要注意配件与焊接电极吻合。

  ⑤     焊装头调机时应确认装头焊接部位厚度尺寸是否稳定如不稳定则用卡尺测量出来分类焊接。

  ⑥     保证焊接配件表面清洁。

  2、操作方面要求

  ⑦     要注意焊接火力大小及是否稳定。

  ⑧     两焊接配件都必须烧红。

  ⑨     注意焊接时火力达到最高点时应保持一定时间。

  ⑩     操作时必须按调机工要求操作,动作要到位。

  ⑪       操作过程中注意清洁焊接电极。

  ⑫       焊后检查时应注意焊接部位必须均匀过焊。

  ⑬       焊接时注意整个配件应是均匀烧红而不是由某一点开始向另一点烧红。

  ⑭       操作时每50PCS左右装镜片先确认焊接强度(尤其焊中梁及焊装头工序)

  3、点焊工序完成转抛光前安排专人检品。
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