การเชื่อมความต้านทานเป็นวิธีการที่เชื่อถือได้ ต้นทุนต่ำ และมีประสิทธิภาพในการเชื่อมโลหะตั้งแต่สองชิ้นขึ้นไปเข้าด้วยกันอย่างถาวรในขณะที่การเชื่อมด้วยแรงต้านทานเป็นกระบวนการเชื่อมจริง ไม่มีโลหะเติม ไม่มีแก๊สในการเชื่อมไม่มีการเอาโลหะส่วนเกินออกหลังการเชื่อมวิธีนี้เหมาะสำหรับการผลิตจำนวนมากรอยเชื่อมนั้นแข็งจนแทบสังเกตไม่เห็น

ในอดีต การเชื่อมด้วยความต้านทานถูกนำมาใช้อย่างมีประสิทธิภาพเพื่อเชื่อมโลหะที่มีความต้านทานสูง เช่น เหล็กและโลหะผสมนิกเกิลการนำไฟฟ้าและความร้อนที่สูงขึ้นของโลหะผสมทองแดงทำให้การเชื่อมมีความซับซ้อนมากขึ้น แต่อุปกรณ์เชื่อมทั่วไปมักจะมีความสามารถที่จะทำให้โลหะผสมเหล่านี้มีคุณภาพการเชื่อมที่สมบูรณ์ด้วยเทคนิคการเชื่อมความต้านทานที่เหมาะสม ทองแดงเบริลเลียมสามารถเชื่อมกับตัวมันเอง เชื่อมโลหะผสมทองแดงอื่นๆ และเชื่อมกับเหล็กโลหะผสมทองแดงที่มีความหนาน้อยกว่า 1.00 มม. โดยทั่วไปจะเชื่อมได้ง่ายกว่า

กระบวนการเชื่อมความต้านทานที่ใช้กันทั่วไปสำหรับการเชื่อมชิ้นส่วนทองแดงเบริลเลียม การเชื่อมแบบจุด และการเชื่อมแบบฉายความหนาของชิ้นงาน วัสดุโลหะผสม อุปกรณ์ที่ใช้และสภาพพื้นผิวที่จำเป็นจะเป็นตัวกำหนดความเหมาะสมสำหรับกระบวนการที่เกี่ยวข้องเทคนิคการเชื่อมด้วยแรงต้านอื่นๆ ที่ใช้กันทั่วไป เช่น การเชื่อมด้วยไฟ การเชื่อมแบบก้น การเชื่อมแบบตะเข็บ ฯลฯ ไม่นิยมใช้กับโลหะผสมทองแดงและจะไม่กล่าวถึงโลหะผสมทองแดงง่ายต่อการประสาน

กุญแจสำคัญในการเชื่อมความต้านทานคือกระแส แรงดัน และเวลาการออกแบบอิเล็กโทรดและการเลือกวัสดุอิเล็กโทรดมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการรับประกันคุณภาพการเชื่อมเนื่องจากมีวรรณกรรมมากมายเกี่ยวกับการเชื่อมความต้านทานของเหล็ก ข้อกำหนดหลายประการสำหรับการเชื่อมทองแดงเบริลเลียมที่แสดงในที่นี้จึงอ้างอิงถึงความหนาที่เท่ากันการเชื่อมด้วยแรงต้านแทบจะไม่เป็นวิทยาศาสตร์ที่ถูกต้อง และอุปกรณ์และขั้นตอนการเชื่อมมีผลอย่างมากต่อคุณภาพการเชื่อมดังนั้น นำเสนอที่นี่เพื่อเป็นแนวทางเท่านั้น จึงสามารถใช้ชุดการทดสอบการเชื่อมเพื่อกำหนดสภาวะการเชื่อมที่เหมาะสมที่สุดสำหรับแต่ละการใช้งาน

เนื่องจากสารปนเปื้อนบนผิวชิ้นงานส่วนใหญ่มีความต้านทานไฟฟ้าสูง จึงควรทำความสะอาดพื้นผิวเป็นประจำพื้นผิวที่ปนเปื้อนสามารถเพิ่มอุณหภูมิในการทำงานของอิเล็กโทรด ลดอายุการใช้งานของปลายอิเล็กโทรด ทำให้พื้นผิวใช้งานไม่ได้ และทำให้โลหะเบี่ยงเบนไปจากพื้นที่เชื่อมทำให้เกิดการเชื่อมที่ผิดพลาดหรือสารตกค้างฟิล์มน้ำมันหรือสารกันบูดบางมากติดอยู่ที่พื้นผิว ซึ่งโดยทั่วไปไม่มีปัญหาในการเชื่อมต้านทาน และการชุบทองแดงเบริลเลียมด้วยไฟฟ้าบนพื้นผิวจะมีปัญหาในการเชื่อมน้อยที่สุด

ทองแดงเบริลเลียมที่มีสารหล่อลื่นที่ไม่เหนียวเหนอะหนะหรือชะล้างหรือปั๊มมากเกินไปสามารถทำความสะอาดด้วยตัวทำละลายได้หากพื้นผิวเป็นสนิมอย่างรุนแรงหรือพื้นผิวถูกออกซิไดซ์โดยการบำบัดด้วยความร้อนเล็กน้อย จำเป็นต้องล้างเพื่อกำจัดออกไซด์ซึ่งแตกต่างจากออกไซด์ของทองแดงสีน้ำตาลแดงที่มองเห็นได้ชัดเจน เบริลเลียมออกไซด์โปร่งใสบนพื้นผิวของแถบ (ผลิตโดยการให้ความร้อนในก๊าซเฉื่อยหรือก๊าซรีดิวซ์) ตรวจจับได้ยาก แต่ต้องกำจัดออกก่อนการเชื่อม

โลหะผสมทองแดงเบริลเลียม

โลหะผสมทองแดงเบริลเลียมมีสองประเภทโลหะผสมทองแดงเบริลเลียมความแข็งแรงสูง (โลหะผสม 165, 15, 190, 290) มีความแข็งแรงสูงกว่าโลหะผสมทองแดงใดๆ และใช้กันอย่างแพร่หลายในขั้วต่อไฟฟ้า สวิตช์ และสปริงการนำไฟฟ้าและความร้อนของโลหะผสมที่มีความแข็งแรงสูงนี้มีค่าประมาณ 20% ของค่าการนำไฟฟ้าของทองแดงบริสุทธิ์โลหะผสมทองแดงเบริลเลียมที่มีค่าการนำไฟฟ้าสูง (โลหะผสม 3.10 และ 174) มีความแข็งแรงต่ำกว่า และมีค่าการนำไฟฟ้าประมาณ 50% ของทองแดงบริสุทธิ์ ซึ่งใช้สำหรับขั้วต่อสายไฟและรีเลย์โลหะผสมทองแดงเบริลเลียมที่มีความแข็งแรงสูงจะต้านทานการเชื่อมได้ง่ายกว่าเนื่องจากค่าการนำไฟฟ้าต่ำกว่า (หรือค่าความต้านทานสูงกว่า)

ทองแดงเบริลเลียมมีความแข็งแรงสูงหลังการอบชุบด้วยความร้อน และโลหะผสมทองแดงเบริลเลียมทั้งสองชนิดสามารถจัดหาได้ในสถานะอุ่นก่อนหรือที่ผ่านการอบด้วยความร้อนโดยทั่วไปงานเชื่อมควรอยู่ในสภาพที่ได้รับความร้อนโดยทั่วไปการเชื่อมควรดำเนินการหลังจากการอบชุบด้วยความร้อนในการเชื่อมความต้านทานของทองแดงเบริลเลียม โซนที่ได้รับความร้อนมักจะมีขนาดเล็กมาก และไม่จำเป็นต้องมีชิ้นงานทองแดงเบริลเลียมสำหรับการรักษาความร้อนหลังการเชื่อมAlloy M25 เป็นผลิตภัณฑ์แท่งทองแดงเบริลเลียมที่ตัดฟรีเนื่องจากโลหะผสมนี้มีตะกั่ว จึงไม่เหมาะสำหรับการเชื่อมแบบต้านทาน

การเชื่อมจุดความต้านทาน

ทองแดงเบริลเลียมมีค่าความต้านทานต่ำกว่า การนำความร้อนสูงกว่า และค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวมากกว่าเหล็กโดยรวมแล้วทองแดงเบริลเลียมมีความแข็งแรงเท่ากันหรือสูงกว่าเหล็กเมื่อใช้การเชื่อมแบบจุดต้านทาน (RSW) ทองแดงเบริลเลียมเองหรือทองแดงเบริลเลียมและโลหะผสมอื่นๆ ให้ใช้กระแสเชื่อมที่สูงขึ้น (15%) แรงดันไฟต่ำ (75%) และเวลาในการเชื่อมสั้นลง (50%)ทองแดงเบริลเลียมทนทานต่อแรงกดในการเชื่อมที่สูงกว่าโลหะผสมทองแดงอื่นๆ แต่ปัญหาอาจเกิดจากแรงกดที่ต่ำเกินไปได้เช่นกัน

เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่สม่ำเสมอในโลหะผสมทองแดง อุปกรณ์เชื่อมต้องสามารถควบคุมเวลาและกระแสได้อย่างแม่นยำ และอุปกรณ์เชื่อมกระแสสลับเป็นที่ต้องการเนื่องจากอุณหภูมิของอิเล็กโทรดต่ำกว่าและต้นทุนต่ำเชื่อม 4-8 รอบ ให้ผลลัพธ์ที่ดีกว่าเมื่อทำการเชื่อมโลหะที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวใกล้เคียงกัน การเชื่อมแบบเอียงและการเชื่อมแบบกระแสเกินจะสามารถควบคุมการขยายตัวของโลหะเพื่อจำกัดอันตรายที่ซ่อนอยู่ของรอยร้าวจากการเชื่อมทองแดงเบริลเลียมและโลหะผสมทองแดงอื่น ๆ ถูกเชื่อมโดยไม่ต้องเอียงและเชื่อมกระแสเกินหากใช้การเชื่อมแบบเอียงและการเชื่อมกระแสเกิน จำนวนครั้งจะขึ้นอยู่กับความหนาของชิ้นงาน

ในการเชื่อมแบบจุดต้านทานของทองแดงเบริลเลียมกับเหล็กกล้า หรือโลหะผสมที่มีความต้านทานสูงอื่นๆ สามารถหาสมดุลทางความร้อนที่ดีขึ้นได้โดยใช้อิเล็กโทรดที่มีพื้นผิวสัมผัสขนาดเล็กบนด้านหนึ่งของทองแดงเบริลเลียมวัสดุอิเล็กโทรดที่สัมผัสกับทองแดงเบริลเลียมควรมีค่าการนำไฟฟ้าสูงกว่าชิ้นงาน อิเล็กโทรดกลุ่ม RWMA2 จึงเหมาะสมอิเล็กโทรดโลหะทนไฟ (ทังสเตนและโมลิบดีนัม) มีจุดหลอมเหลวสูงมากไม่มีแนวโน้มที่จะติดทองแดงเบริลเลียมนอกจากนี้ยังมีขั้วไฟฟ้า 13 และ 14 ขั้วข้อดีของโลหะทนไฟคืออายุการใช้งานที่ยาวนานอย่างไรก็ตาม เนื่องจากความแข็งของโลหะผสมดังกล่าว พื้นผิวอาจเสียหายได้อิเล็กโทรดระบายความร้อนด้วยน้ำจะช่วยควบคุมอุณหภูมิของทิปและยืดอายุอิเล็กโทรดอย่างไรก็ตาม เมื่อเชื่อมทองแดงเบริลเลียมส่วนที่บางมาก การใช้อิเล็กโทรดระบายความร้อนด้วยน้ำอาจส่งผลให้โลหะดับได้

หากความแตกต่างของความหนาระหว่างทองแดงเบริลเลียมและโลหะผสมที่มีความต้านทานสูงมากกว่า 5 ควรใช้การเชื่อมแบบฉายภาพเนื่องจากขาดความสมดุลทางความร้อนในทางปฏิบัติ

ความต้านทานการฉายภาพเชื่อม

ปัญหาต่างๆ ของทองแดงเบริลเลียมในการเชื่อมแบบจุดต้านทานสามารถแก้ไขได้ด้วยการเชื่อมแบบฉายภาพด้วยความต้านทาน (RpW)เนื่องจากโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนเพียงเล็กน้อย จึงสามารถดำเนินการได้หลายอย่างโลหะต่างๆ ที่มีความหนาต่างกันสามารถเชื่อมได้ง่ายอิเล็กโทรดหน้าตัดที่กว้างขึ้นและอิเล็กโทรดรูปร่างต่างๆ ถูกนำมาใช้ในการเชื่อมแบบต้านทานการฉายภาพเพื่อลดการเสียรูปและการเกาะติดการนำอิเล็กโทรดเป็นปัญหาน้อยกว่าการเชื่อมแบบจุดที่มีความต้านทานที่ใช้กันทั่วไปคืออิเล็กโทรด 2, 3 และ 4 ขั้ว;อิเล็กโทรดที่แข็งขึ้นจะมีอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น

โลหะผสมทองแดงที่อ่อนกว่าไม่ผ่านการเชื่อมด้วยโครงต้านทาน ทองแดงเบริลเลียมมีความแข็งแรงเพียงพอที่จะป้องกันการแตกร้าวก่อนเวลาอันควรและให้การเชื่อมที่สมบูรณ์มากทองแดงเบริลเลียมยังสามารถเชื่อมแบบฉายที่ความหนาต่ำกว่า 0.25 มม.เช่นเดียวกับการเชื่อมจุดต้านทาน มักใช้อุปกรณ์ไฟฟ้ากระแสสลับ

เมื่อบัดกรีโลหะต่างชนิดกัน กระแทกจะอยู่ในโลหะผสมที่นำไฟฟ้าได้สูงกว่าทองแดงเบริลเลียมนั้นอ่อนพอที่จะเจาะหรือรีดรูปร่างนูนได้เกือบทุกชนิดรวมถึงรูปร่างที่เฉียบคมมากควรขึ้นรูปชิ้นงานทองแดงเบริลเลียมก่อนการอบชุบเพื่อหลีกเลี่ยงการแตกร้าว

เช่นเดียวกับการเชื่อมแบบต้านทานจุด กระบวนการเชื่อมแบบฉายความต้านทานทองแดงเบริลเลียมต้องใช้แอมแปร์สูงกว่าเป็นประจำต้องกระตุ้นพลังงานชั่วขณะและสูงพอที่จะทำให้ส่วนที่ยื่นออกมาละลายก่อนที่จะแตกปรับแรงกดและเวลาในการเชื่อมเพื่อควบคุมการแตกกระแทกแรงกดและเวลาในการเชื่อมยังขึ้นอยู่กับรูปทรงของ Bumpแรงดันระเบิดจะช่วยลดข้อบกพร่องในการเชื่อมทั้งก่อนและหลังการเชื่อม

การจัดการอย่างปลอดภัยของทองแดงเบริลเลียม

เช่นเดียวกับวัสดุอุตสาหกรรมหลายชนิด ทองแดงเบริลเลียมเป็นอันตรายต่อสุขภาพเมื่อใช้งานอย่างไม่เหมาะสมเท่านั้นทองแดงเบริลเลียมมีความปลอดภัยอย่างสมบูรณ์ในรูปแบบของแข็งตามปกติ ในชิ้นส่วนสำเร็จรูป และในกระบวนการผลิตส่วนใหญ่อย่างไรก็ตาม ในบางบุคคล การสูดดมอนุภาคขนาดเล็กอาจทำให้สภาพปอดแย่ลงการใช้การควบคุมทางวิศวกรรมอย่างง่าย เช่น การระบายอากาศที่ทำให้เกิดฝุ่นละเอียด สามารถลดอันตรายได้

เนื่องจากการหลอมเชื่อมมีขนาดเล็กมากและไม่เปิดออก จึงไม่มีอันตรายพิเศษเมื่อควบคุมกระบวนการเชื่อมต้านทานทองแดงเบริลเลียมหากจำเป็นต้องมีกระบวนการทำความสะอาดเชิงกลหลังจากการบัดกรี ต้องทำโดยให้ชิ้นงานสัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่มีอนุภาคละเอียด