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超声波焊、爆炸焊、扩散焊与冷压焊简介

发布日期:2021-01-05 18:06 作者:bbin现金官网 点击:

  超声波焊、爆炸焊、扩散焊与冷压焊简介_机械/仪表_工程科技_专业资料。超声波焊、爆炸焊、扩散焊与冷压焊简介

  一、超声波焊接 超声波焊接是利用超声波频 率(超过 16KHz)的机械振动 能量,在工件表面产生塑性变形 并在压力下破坏表面层,实现焊 接的方法。 它由震动剪切力、静压力、焊 区温升三个因素所决定。 1. 超声波焊接原理及分类 1)工作原理 既不向工件输送电流, 也不向工件引入高温热源只 是在静压力及弹性振动能的 共同作用下,将机械动能转 变成工件间摩擦功形变能和 随之而产生的温升,从而使 工件在固态下实现连接。 弹性振动能量的大小取 决于引入工件的振幅大小。 超声波焊原理图 换能器:将电磁能转换成同频率的弹性机械振动能。 磁致伸缩式——半永久性器件,工作稳定可靠, 但换能效率只有20—40%。 压 电 式—— 效率高,可达80~90%。 但比较脆弱。 聚能器:放大振幅。振幅分布与锥面形状及其放大系数 有关。 2)分类 按声波的高频振荡能量传播方向可分两种基本类型。 ●垂直于焊件表面(超声波塑料焊接) ●切向传递到焊接表面(超声波金属焊接) (1)垂直于焊件表面 超声波振动的方向与焊接表面相反,在塑性状 态实现焊接。焊接接头为搭接、对接、角接等。 超声波塑料焊接 超声波焊接接头形式 (2)切向传递到焊接表面 金属超声波焊可分为点焊、环焊、缝焊。 ① 超声波点焊 超声波点焊示意图 ② 超声波缝焊 ③ 超声波环焊 声波电极的端部是 圆盘状,振动器装在可 转角的波节K1上,力作 用在振动波节K2上。焊 接速度为0.4~ 10mm/min。 声波电极通过 正切位置的声波 供应器被激发实 现扭转振动。 2. 超声波焊的特点及应用 1)优点 (1)可适用于多种组合材料的焊接。 (2)不会对半导体等材料引起高温污染及损伤。 (3)易焊接高热导率及高电导率的材料。 如金、 银、铜、铝等。 (4)耗用功率小。仅为电阻点焊的5%左右, 焊件变形小于3~5%,焊点强度及强度稳 定性平均提高约15~20%。 (5)对工件表面的清洁度要求不高。 2)缺点 金属超声波焊接需用功率随工件 厚度及硬度的提高呈指数剧增,因而 只限于丝、箔、片等薄 件的焊接。 大多数情况下只适用于搭接接头。 3)应用 超声波焊广泛用于微电子器件及精加 工技术,最成功的应用是集成电路元件的 互连。在电子航天电器包装塑料等工业都 广泛应用。 二、爆 炸 焊 1.爆炸焊原理及方法 爆炸焊是利用炸药爆炸产生的冲击力造成 焊接的迅速碰撞,在接触面上造成塑性变形而 实现连接的一种焊接方法。主要方法可分为平 行法和角度法。 平行法 角度法 角度法 1.放炸药的板 (复合板) 2.基板 3.基础 4.缓冲层 5.炸药 2. 爆炸焊的特点及应用 1)特点 (1)将任意相同或不相同的金属材料迅速, 牢固地焊接起来。 (2)工艺简单,易掌握。 (3)不需要大型设备和大量投资。 (4)不仅能焊点焊、线)可焊接物理和化学性质相差悬殊的金属材料。 (2)可以生产复合材料。 (3)可用复合材料加工成各种不同金属的过渡接头。 雷管 炸药 复板 基板 基板与复合板厚度比(1:1~10:1) 3.爆炸焊可焊材料 三、扩 散 焊 扩散焊是在一定温度和压力下使待焊表面相互接触, 通过微观塑性变形或通过待焊面产生的微量液相而扩大待 焊面的物理接触,然后经较长时间的原子相互扩散来实现 冶金结合的一种焊接方法。 1.扩散焊原理 金属真实表面示意图 在金属不熔化的情况下两 工件之间接触距离达到(1~5) ×10-8 CM以内时,金属原子间 的引力才开始起作用。一般金 属通过精密加工后,其表面轮 廓算术平均偏差为(0.8~1.6) ×10-4 CM。在零压力作用下接 触时,实际接触面只占全部表 面积的百万分之一。在施加正 常扩散压力时,实际接触面仅 占全部表面积的1%左右。 1)扩散焊过程的三个阶段 第一阶段 变形和交界面的形成。在温 度和压力的作用下,微观凸起部 位首先接触和变形,在变形中表 面吸附层被挤开,氧化膜被挤碎 ,凸点产生塑性变形,开始形成 金属键连接。 第二阶段 晶界迁移和微孔的消除。原 子扩散和再结晶的作用,开始形 成焊缝。 第三阶段 体积扩散,微孔和界面消失。 原子扩散向纵深发展,在界面处 达到冶金连接。 固相扩散焊 液相扩散焊 2)影响扩散过程和程度的主要工艺因素 (1)温度: 影响扩散焊进程的主要因素是原子的扩散,影 响原子扩散的主要因素是浓度梯队和温度。扩散焊 温度一般高于1/2金属熔化温度。 0.6~0.8Tm(Tm母材熔点)。 (2)压力: 主要影响扩散焊第二阶段。压力过低表面层塑 性变形不足。0.5~50Mpa。 (3)时间: 扩散焊需要较长的时间。时间过短,会导致焊 缝中残留有许多孔洞,影响接头性能。 2. 设 备 1)真空扩散焊设备 由真空室、加热 器、加压系统、真空 系统、温度测控系统 及电源等组成。 2)超塑成型扩散焊设备 3)热等静压扩散焊设备 3.扩散焊应用及特点 1) 优点: (1)接头质量好,焊后无需机加工。 (2)焊件变形量小(低压力,工件整体加热, 随炉冷却)。 (3)一次可焊多个接头。 (4)可焊一些其它方法无法焊接的材料。 2) 缺点: (1)设备投资大。 (2)焊接时间长,表面准备耗力大,生产率低。 (3)对焊缝的焊合质量尚无可靠的无损检测手段。 3)应 用 扩散焊可焊材料 应用在一 些特种材料, 特殊结构的焊 接中。 如;航天工业、 电子工业、 核工业等。 四、冷 压 焊 1.冷压焊的原理 冷压焊是在室温条件下,借助压力使待 焊金属产生塑性变形而实现固态焊接的方法。 实质上通过塑性变形挤出连接部位的氧化膜 等杂物,使纯洁金属紧密接触达到晶间结合 的过程。常用冷压焊方法有搭接和对接两种。 冷压对焊 冷压搭接焊(冷压点焊) 2.冷压焊的特点及应用 1) 特点 (1)焊接过程

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