本技术介绍了一种新型线圈结构,专为板材磁脉冲焊接设计。该结构由多匝同轴电缆、上下加持板和金属条组成,其中上下加持板夹持电缆,金属条则用于增强结构稳定性。
背景技术
板材磁脉冲焊接(MPW)本质是固相连接,是利用脉冲电流通过线圈产生脉冲磁场,感应电磁力驱动飞板,飞板与基板碰撞,在碰撞区域产生一股射流,冲刷待连接板表面的污染物、氧化层和一薄层金属,并在冲击压力的作用下,形成冶金接头。由于在板材磁脉冲焊接过程中,所需放电电流周期短、峰值高,因而要求放电回路具有足够低的阻抗。
板材磁脉冲焊接系统主要包括电容器组30、焊接用线圈50、飞板60(连接件)和基板70(被连接件)等,如图1所示,外网交变电流经过变压器10升压、整流器20整流后向电容器组30充电,当电容器组30充电到预置电压,放电开关40闭合,在电容器和焊接用线圈50间形成回路,产生脉冲电流,储存在电容器组30中的电能通过焊接用线圈50瞬时放电,在线圈周围产生变化的磁场,该磁场与飞板60相互作用,在飞板60中感应出与初级线圈电流方向相反的次级电流,二者之间相斥的电磁力驱动飞板使其发生高速率变形,在微秒级的时间内将飞板60加速至每秒上百米的速度VC,飞板60与基板70相撞,在碰撞区域会产生一股射流,冲刷待连接板表面的污染物、氧化层和一薄层金属。结果,“干净”的飞板60、基板70金属彼此暴露,在瞬时冲击压力的作用下,形成冶金接头。上述过程原理如图2所示,图2中80为焊缝,90为碰撞点。
目前,在板材磁脉冲焊接过程中,常用的线圈结构形式有三种类型:工字形、U字形和E字形,如图3所示。其中,工字形单匝线圈由于线圈结构形式简单,被广泛采用。这三种线圈结构形式简单,都存在能量利用率较低、线圈使用寿命低等缺点。
实现思路