用于抵消在相异材料的固态电阻焊期间的回弹效应的方法_3

文档序号:9421492阅读:来源:国知局
中 是特别有利的,在所述血管内导丝中,待彼此焊接的丝区段是相对小的,使得已知的固态变 形焊接结合的方法是不适合的。例如,能够将相异金属可靠地接合在一起而不需要使任一 工件熔化的焊接过程是已知的。这种方法包含固态结合而不包含熔化和融合。在将两种材 料保持处于固态的同时通常通过在相异金属的接合面处施加热和压力来创建冶金结合。
[0045] 最早研发的方法一一已知为锻焊一一采用下述锻工的技术:其中,以接近但低 于两个工件的相应熔点对两个工件进行加热并且经由连续的锤击迫使其在一起。这种方 法当然不适用于将细丝端对端焊接在一起,如当使多区段血管内导丝的多个区段接合时 所需的。另一种固态接合方法--爆炸焊接--使用工程药包(engineeredexplosive charge)以在待接合在一起的工件之间生成极高的速度以及由此产生的很高的接合面压 力。这种方法被用在层叠薄片和板材中,尽管其不适用于将细丝接合在一起。
[0046] 美国专利No. 7, 998, 090提出了另一种固态结合技术,该文献将该固态结合技术 描述为电阻焊和摩擦焊的混合。即使如此,该文献推断出:相异的、不相容的材料(比如镍 钛诺和不锈钢)的直接连接实际上是不可能的,而是依赖于包括第三材料(例如,镍)的过 渡件的安置,该第三材料在相异的、不相容的件之间对相异的、不相容的件两者均展现出兼 容性。如上所述,这种方法过于复杂和昂贵。
[0047] 本方法克服了先前当试图将两个相异丝区段直接地焊接一一例如在多区段导丝 中端对端地直接焊接一一时所遇到的困难。如图3中示出的,根据方法S10,在S12处提供 导丝的各自包括不同材料的多个最初分离的部分。尽管图1和图2示出了包括两个区段的 实施方式,但是将理解的是,本文所描述的方法可以类似地用于将两个以上的区段接合在 一起,而不需要出于兼容性的目的在不相容的、相异金属区段之间设置任何过渡件。例如, 如果需要三个区段,则可以将两个区段接合,随后通过将由此产生的结构与第三区段接合。 在S14处,分离的部分或区段彼此对准(例如,轴向地,以端对端的方式)。如S16处所指示 的,施加第一力(例如,轴向的)同时将电(例如,DC、AC或这两者)流输送通过分离的导 丝部分,以开始将分离的部分或区段彼此直接地焊接。在S18处,在发生固态变形时且在焊 核形成在导丝部分或区段之间时施加比第一力更大的随动力(例如,轴向的)。如S20处所 指示的,由此产生的焊核与在没有施加随动力的情况下产生的焊核相比更薄且具有更大的 横截面面积。已发现该方法有效地且可靠地将两个相异的、不相容的细长丝区段或部分彼 此直接接合,同时一贯地实现期望的强度特性。
[0048] 在将分离的导丝部的对应端部对准之前,待接合在一起的端部可以通过使端部变 平和光滑来被制备。这种端部制备可以通过刚好在对准且焊接过程开始之前时(即,当施 加第一力并且电流输送通过区段时)对配合端部进行磨削来实现。即使在先前已使端部光 滑和变平的情况下亦是如此,因为在这个阶段移除任何氧化物层是期望的。根据一个这种 方法,端部可以通过包覆有湿砂纸或干砂纸的旋转圆盘来磨削。水磨床冷却剂可以用来在 磨削步骤期间将残肩移除。这种变平和光滑过程用来将氧化物从丝端部移除,该氧化物可 以以其他方式妨碍实现充分且一致的焊接强度的能力。例如,在镍钛诺和不锈钢丝区段的 情况中,镍钛诺形成氧化钛层,而不锈钢包括氧化铬层。将这些氧化物层从待焊接在一起的 对应的端部移除是有益的。将任何氧化物层移除(例如,优选地在轴向对准和焊接之前立 即执行)使接触阻力最小化并且减小了由于存在氧化物层接触阻力的可变性。这有助于减 小由焊接之间产生的焊接温度的可变性一一这有助于确保相异丝区段中的任一金属不发 生熔化。
[0049] 如本文所使用的,当参照"紧接在轴向对准和焊接之前"或"刚好在轴向对准和焊 接之前"执行的对应端部的制备时,将理解的是,在待接合在一起的区段或部分的对应端部 的制备与区段或部分的轴向对准及对接焊之间的一定的时间推移是可接受的,只要这个时 间段是足够短以使得防止氧化膜在已制备的端部上重新形成(这会影响所述端部之间的 接触电阻)即可。例如,在一个实施方式中,端部的制备在焊接的大约1天内执行,在焊接 的大约10小时内执行,在焊接的大约1小时内执行,在焊接的大约30分钟内执行,在焊接 的大约15分钟内执行,在焊接的大约5分钟内执行,在焊接的大约2分钟内执行或在焊接 的大约1分钟内执行。
[0050] 另外,为了防止在电阻加热期间在已制备的端部上形成氧化物层,端部可以通过 在施加任何电(例如,DC、AC或这两者)流之前施加第一力(例如,大约100,000psi至大约 200,OOOpsi)而被紧压在一起,以防止任何空气存在于所述端部之间,所述端部之间存在任 何空气会导致氧化物层的重新形成。如果需要,与焊接过程相关联的电阻加热和力的施加 可以在惰性环境中进行,这可以进一步有助于防止会干扰接触电阻的任何不期望的氧化物 层的形成并且有助于保持焊接温度在期望的范围内。
[0051] 基线第一力可以轴向地施加以及以任何期望的等级施加,所述期望的等级可以至 少部分地取决于待接合在一起的丝区段的尺寸和材料特性。在一个示例中,所施加的力可 以从大约lib至大约lOOlbs,从51bs至501bs,从大约lOlbs至大约301bs,或从大约151bs 至大约251bs。在采用过程以使相对薄的、细长丝区段接合时,这种力的等级会引起从大约 100,OOOpsi至大约200,OOOpsi的压力。例如,当将每个具有大约0. 013英寸的直径的丝区 段接合并且施加201bs的基线力时,在接合面处由此产生的压力是大约150,OOOpsi。
[0052] 基线力和丝区段的截面厚度会在区段的接合面处引起下述压力,所述压力为从 大约35,OOOpsi至大约400,OOOpsi,从大约75,OOOpsi至大约250,OOOpsi,或从大约 100,OOOpsi至大约200,OOOpsi。具有相对较大的截面面积的丝区段可以以相对较高的 力等级进行处理,以提供类似的压力。例如,201bs的力和0? 013英寸的丝直径引起大约 150,OOOpsi的压力,而471bs的力和0.020英寸的丝直径同样引起大约150,OOOpsi的压 力。在实施方式中,如此接合的丝区段可以具有大约相同的直径(例如,在彼此的大约25% 内、大约10%内、大约5%内或大约1%内)。在一个实施方式中,丝区段直径可以近似相等 (例如,均为大约0.013英寸)。
[0053] 可以施加基线力同时将电(例如,DC、AC或这两者)流施加至区段。基线力的值在 施加基线力期间可以是大致恒定的。由于焊接能量以所施加的电(例如,DC、AC或这两者) 流的形式输入,因此与按压在一起的对应端部相邻的区域随着温度增大将开始变软。在某 种情况下,这些区域由于固态变形将在发生下移或轴向位移时开始朝向彼此塌陷(即,固 态变形)。
[0054] 电焊接能量输入(即,施加电(例如,DC、AC或这两者)流)可以持续大约1ms至 大约100ms,大约5ms至大约50ms,或大约10ms至大约30ms。所施加的电流的值可以取决 于输入的持续时间以及正接合在一起的区段的尺寸和材料特性。在一个实施方式中,所施 加的电流可以从大约〇.OlkA至大约0.lkA,从大约0. 05kA至大约0. 08kA,或从大约0. 06kA 至大约0. 07kA。当然,当区段的尺寸和/或材料特性是如此规定时,比这些范围更大或更小 的值可以是合适的。所施加的电流可以是DC电流、AC电流或这两者。例如,实施方式可以 采用高频逆变器电源,该高频逆变器电源可以提供DC脉冲,该DC脉冲可以包括置于其上的 高频AC。这种电源与标准AC的不同之处在于高频电势不会完全地反极性。
[0055] 在固态变形(下移)开始之后但在完成这种变形之前施加随动力(例如,轴向 的)。在已输送电焊接能量中的一些(例如,大多数或全部)电焊接能量之后(例如,电(例 如,DC、AC或这两者)流输送已停止),可以施加随动力。在一个实施方式中,在当
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