电子焊接

电子焊接（共10篇）

电子焊接 篇1

随着时代和科技的进步, 现在的越来越多电路板的使用了贴片元件。贴片元件以其体积小和便于维护越来越受大家的喜爱。但对于不少人来说, 对贴片元件感到“畏惧”, 特别是对于部分初学者, 因为他们认为自己不具备焊接元件的能力, 觉得它不像传统的直插元件那样易于焊接把握, 其实这些担心是完全没有必要的。读者可以使用合适的工具和掌握一些手工焊接贴片的知识, 很快就会成为焊接贴片元件的专家。

一、使用贴片元件的好处

首先我们来了解贴片元件的好处。与引线元件相比, 贴片元件有许多好处。第一方面:体积小, 重量轻, 容易保存和邮寄。如常用的贴片电阻0805封装或者0603封装比我们之前用的直插电阻要小上很多。几十个直插电阻就可以装满一袋子但换成贴片电阻的话足以装好几千个甚至上万个。当然, 这是在不考虑其所能承受最大电流情况下的。第二方面:贴片元件比直插元件容易焊接和拆卸。贴片元件不用过孔, 用锡少。直插元件最费事也最伤神的就是拆卸, 做过的朋友都有这个体会, 在两层或者更多层的PCB板上, 哪怕是只有两个管脚, 拆下来也不太容易而且很容易损坏电路板, 多引脚的就更不用说了。而拆卸贴片元件就容易多了, 不光两只引脚容易拆, 即使一、二百只引脚的元件多拆几次也可以不损坏电路板。第三方面:贴片元件还有一个很重要的好处, 那就是提高了电路的稳定性和可靠性, 对于制作来说就是提高了制作的成功率。这是因为贴片元件体积小而且不需要过孔, 从而减少了杂散电场和杂散磁场, 这在高频模拟电路和高速数字电路中尤为重要。综述所说, 笔者可以负“责任”的说, 只要你一旦适应和接受了贴片元件, 除非不得已的情况, 你可能再也不想用直插元件了。

二、焊接贴片元件需要的常用工具

在了解了贴片元件的好处之后, 让我们来了解一些常用的焊接贴片元件所需的一些基本工具 (见图1) 。

1. 电烙铁

手工焊接元件, 这个肯定是不可少了。在这里向大家推荐烙铁头比较尖的那种, 因为在焊接管脚密集的贴片芯片的时候, 能够准确方便的对某一个或某几个管脚进行焊接。

2. 焊锡丝

好的焊锡丝对贴片焊接也很重要, 如果条件允许, 在焊接贴片元件的时候, 尽可能的使用细的焊锡丝, 这样容易控制给锡量, 从而不用浪费焊锡和吸锡的麻烦。

3. 镊子

镊子的主要作用在于方便夹起和放置贴片元件, 例如焊接贴片电阻的时候, 就可用镊子夹住电阻放到电路板上进行焊接。镊子要求前端尖而且平以便于夹元件。另外, 对于一些需要防止静电的芯片, 需要用到防静电镊子。

4. 吸锡带

焊接贴片元件时, 很容易出现上锡过多的情况。特别在焊密集多管脚贴片芯片时, 很容易导致芯片相邻的两脚甚至多脚被焊锡短路。此时, 传统的吸锡器是不管用的, 这时候就需要用到编织的吸锡带。吸锡带可在卖焊接器材的地方买到, 如果没有也可以拿电线中的铜丝来代替, 后文将会讲述。

5. 松香

松香是焊接时最常用的助焊剂了, 因为它能析出焊锡中的氧化物, 保护焊锡不被氧化, 增加焊锡的流动性。在焊接直插元件时, 如果元件生锈要先刮亮, 放到松香上用烙铁烫一下, 再上锡。而在焊接贴片元件时, 松香除了助焊作用外还可以配合铜丝可以作为吸锡带用。

6. 焊锡膏

在焊接难上锡的铁件等物品时, 可以用到焊锡膏, 它可以除去金属表面的氧化物, 其具有腐蚀性。在焊接贴片元件时, 有时可以利用其来“吃”焊锡, 让焊点亮泽与牢固。

7. 热风枪

热风枪是利用其枪芯吹出的热风来对元件进行焊接与拆卸的工具。其使用的工艺要求相对较高。从取下或安装小元件到大片的集成电路都可以用到热风枪。在不同的场合, 对热风枪的温度和风量等有特殊要求, 温度过低会造成元件虚焊, 温度过高会损坏元件及线路板。风量过大会吹跑小元件。对于普通的贴片焊接, 可以不用到热风枪, 在此不做详细叙述。

8. 放大镜

对于一些管脚特别细小密集的贴片芯片, 焊接完毕之后需要检查管脚是否焊接正常、有无短路现象, 此时用人眼是很费力的, 因此可以用到放大镜, 从而方便可靠的查看每个管脚的焊接情况。

9. 酒精

在使用松香作为助焊剂时, 很容易在电路板上留下多余的松香。为了美观, 这时可以用酒精棉球将电路板上有残留松香的地方擦干净

1 0. 其他

贴片焊接所需的常用工具除了上述所说的之外, 还有一些如海绵、洗板水、硬毛刷、胶水等。在此不做赘述, 有条件的朋友可以去了解和动手实践使用。

(从左至右, 第一排为:热风枪、镊子、焊锡丝。第二排为:电烙铁、松香、吸锡带)

三、贴片元件的手工焊接步骤

在了解了贴片焊接工具以后, 现在对焊接步骤进行详细说明。

1. 清洁和固定PCB (印刷电路板)

在焊接前应对要焊的PCB进行检查, 确保其干净 (见图2) 。对其上面的表面油性的手印以及氧化物之类的要进行清除, 从而不影响上锡。手工焊接PCB时, 如果条件允许, 可以用焊台之类的固定好从而方便焊接, 一般情况下用手固定就好, 值得注意的是避免手指接触PCB上的焊盘影响上锡。

2. 固定贴片元件

贴片元件的固定是非常重要的。根据贴片元件的管脚多少, 其固定方法大体上可以分为两种——单脚固定法和多脚固定法。对于管脚数目少 (一般为2-5个) 的贴片元件如电阻、电容、二极管、三极管等, 一般采用单脚固定法。即先在板上对其的一个焊盘上锡 (见图3) 。然后左手拿镊子夹持元件放到安装位置并轻抵住电路板, 右手拿烙铁靠近已镀锡焊盘熔化焊锡将该引脚焊好 (见图4) 。焊好一个焊盘后元件已不会移动, 此时镊子可以松开。而对于管脚多而且多面分布的贴片芯片, 单脚是难以将芯片固定好的, 这时就需要多脚固定, 一般可以采用对脚固定的方法 (见图5) 。即焊接固定一个管脚后又对该管脚所对面的管脚进行焊接固定, 从而达到整个芯片被固定好的目的。需要注意的是, 管脚多且密集的贴片芯片, 精准的管脚对齐焊盘尤其重要, 应仔细检查核对, 因为焊接的好坏都是由这个前提决定的。

值得强调说明的是, 芯片的管脚一定要判断正确。举例来说, 有时候我们小心翼翼的把芯片固定好甚至焊接完成了, 检查的时候发现管脚对应错误——把不是第一脚的管脚当做第一脚来焊了!追悔莫及!因此这些细致的前期工作一定不能马虎。

3. 焊接剩下的管脚

元件固定好之后, 应对剩下的管脚进行焊接。对于管脚少的元件, 可左手拿焊锡, 右手拿烙铁, 依次点焊即可。对于管脚多而且密集的芯片, 除了点焊外, 可以采取拖焊, 即在一侧的管脚上足锡然后利用烙铁将焊锡熔化往该侧剩余的管脚上抹去 (见图6) , 熔化的焊锡可以流动, 因此有时也可以将板子合适的倾斜, 从而将多余的焊锡弄掉。值得注意的是, 不论点焊还是拖焊, 都很容易造成相邻的管脚被锡短路 (见图7) 。这点不用担心, 因为可以弄到, 需要关心的是所有的引脚都与焊盘很好的连接在一起, 没有虚焊。

4. 清除多余焊锡

在步骤3中提到焊接时所造成的管脚短路现象, 现在来说下如何处理掉这多余的焊锡。一般而言, 可以拿前文所说的吸锡带将多余的焊锡吸掉。吸锡带的使用方法很简单, 向吸锡带加入适量助焊剂 (如松香) 然后紧贴焊盘, 用干净的烙铁头放在吸锡带上, 待吸锡带被加热到要吸附焊盘上的焊锡融化后, 慢慢的从焊盘的一端向另一端轻压拖拉, 焊锡即被吸入带中。应当注意的是吸锡结束后, 应将烙铁头与吸上了锡的吸锡带同时撤离焊盘, 此时如果吸锡带粘在焊盘上, 千万不要用力拉吸锡带, 而是再向吸锡带上加助焊剂或重新用烙铁头加热后再轻拉吸锡带使其顺利脱离焊盘并且要防止烫坏周围元器件。如果没有市场上所卖的专用吸锡带, 可以采用电线中的细铜丝来自制吸锡带 (见图8) 。自制的方法如下:将电线的外皮剥去之后, 露出其里面的细铜丝, 此时用烙铁熔化一些松香在铜丝上就可以了。清除多余的焊锡之后的效果见图9。此外, 如果对焊接结果不满意, 可以重复使用吸锡带清除焊锡, 再次焊接元件。

5. 清洗焊接的地方

焊接和清除多余的焊锡之后, 芯片基本上就算焊接好了。但是由于使用松香助焊和吸锡带吸锡的缘故, 板上芯片管脚的周围残留了一些松香 (见图9) , 虽然并不影响芯片工作和正常使用, 但不美观。而且有可能造成检查时不方便。因为有必要对这些残余物进行清理。常用的清理方法可以用洗板水, 在这里, 采用了酒精清洗, 清洗工具可以用棉签, 也可以用镊子夹着卫生纸之类进行 (见图10) 。清洗擦除时应该注意的是酒精要适量, 其浓度最好较高, 以快速溶解松香之类的残留物。其次, 擦除的力道要控制好, 不能太大, 以免擦伤阻焊层以及伤到芯片管脚等。清洗完毕的效果见图11。此时可以用烙铁或者热风枪对酒精擦洗位置进行适当加热以让残余酒精快速挥发。至此, 芯片的焊接就算结束了。

四、总结

综上所述, 焊接贴片元件总体而言是固定——焊接——清理这样一个过程。其中元件的固定是焊接好坏的前提, 一定要有耐心, 确保每个管脚和其所对应的焊盘对准精确。在焊接多管脚芯片时, 对管脚被焊锡短路不用担心, 可以用吸锡带进行吸焊或者就只用烙铁利用焊锡熔化后流动的因素将多余的焊锡去除。当然这些技巧的掌握是要经过练习的。限于篇幅原因, 文中只对一种多管脚的芯片进行了焊接演示, 对于众多其他类型的多管脚的贴片芯片, 其管脚密集程度、机械强度、数量等在不相同的情况下相应的焊接方法也是基本相同的, 只是细节处理稍有不同。因此, 要想成为一个焊接贴片元件的高手, 就需要多练习从而提高熟练程度。如果条件允许, 如有旧电路板旧芯片之类的可以拿来多熟练。

电子焊接 篇2

先进激光焊接与电子束焊接技术发展及其应用

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先进激光焊接与电子束焊接技术发展及其应用

摘要:介绍激光焊接与电子束焊接技术的发展历史，阐明这两种焊接的发展与应用现状及未来的发展前景，论述这两种焊接工艺的特点及需进一步研究与探讨的问题，将激光焊接(LBW)与电子束焊接(EBW)进行分析，指出这两种焊接工艺的优势所在及其存在的问题。

关键词：激光焊接 电子束焊接 发展与应用

前言

焊接，作为现代重要的加工技术之一，自1882年出现碳孤焊开始，迄今己经历了100多年的发展历程，为了适应工业发展及技术进步的需要，先后产生了埋弧焊、电阻焊、电渣 悍及各种气体保护焊等一系列新的焊接方法。进入20世纪50年代后，随着焊接新工艺和新能源的开发研究，等离子弧切割与焊接、真空电子束焊接及激光焊接等高能束技术也陆续应用到各工业部门，使焊接技术达到了一个新的水平。特别是近年来，各种尖端工业的发展需求，不断提出了具有特殊性能材料的焊接问题，如高强钢、超高强钢、特种耐热耐腐蚀钢、高强不锈钢、特种合金及金属间化合物、复合材料、难熔金属及异种材料焊接等等。激光焊接技术与其它熔化焊相比独具的深宽比高，焊缝宽度小，热影响区小、变形小，焊接速度快，焊缝质量高，无气孔，可精确控制，聚焦光点小，定位精度高，易实现自动化等优点。电子束焊接具有其它熔焊方法难以比拟的优势和特殊功能:其焊接能量密度极高，容易实现金属材料的深熔透焊接、焊缝窄、深宽比大、焊缝热影响区小、焊接残余变形小、焊接工艺参数容易精确控制、重复性和稳定性好等。这两个焊接方法在各种加工制造业中得到了高度重视。激光焊接技术

激光焊接是一种新型的熔化焊接方式，是利用原子受激辐射的原理，使工作物质(激光材料)受激而产生的一种单色性好、方向性强、强度很高的激光束。聚焦后的激光束最高能量密度可达1013w/cm²，在千分之几秒甚至更短时间内将光能转换成热能，温度可达一万摄氏度以上，利用这种高能量的激光脉冲对材料进行微小区域内的局部加热，激光辐射的能量通过热传导向材料的内部扩散，将材料熔化后形成特定熔池，从而达到焊接的目的。激光焊接主要针对薄壁材料、精密零件的焊接，可实现点焊、对接焊、叠焊、密封焊等。

激光焊接中应用的激光器主要有两大类，一类是固体激光器，又称Nd: YAG激光器。Nd(钦)是一种稀土族元素，YAG代表忆铝拓榴石，晶体结构与红宝石相似。Nd: YAG激光器波长为1.06mm，主要优点是产生的光束可以通过光纤传送，因此可以省去复杂的光束传送系统，适用于柔性制造系统或远程加工，通常用于焊接精度要求比较高的工件。另一类是气体激光器，又称CO2激光器，分子气体作工作介质，产生平均为10.6mm的红外激光，可以连续工作并输出很高的功率，标准激光功率在2—5千瓦之间。1.1激光焊接的种类

激光焊接分为脉冲激光焊接和连续激光焊接两大类。脉冲激光焊特别适用于对电子工业和仪表工业微形件的焊接，可以实现薄片(0.2mm以上)、薄膜(几微米到几十微米)、丝与丝(直径0.02—2mm)、密封缝焊和异种金属、异种材料的焊接，如集成电路外引线和内引线(硅片上蒸镀有的铝膜和厚铝箔间)的焊接，微波器件中速调管的担片和钥片的焊接，零点几毫米不锈钢、铜、镍、担等金属丝的对接、重迭、十字接、T字接，密封性微型继电器、石英晶体器件外壳和航空仪表零件的焊接等。连续激光焊接主要使用CO2大功率气体激光器，适合于从薄板精密焊到50mm厚板深穿入焊的各种焊接。

1.2激光焊接的特点

激光焊接与传统的熔焊工艺相比，具有的优势主要集中在以下几个方面:(1)能量密度大且放出极其迅速，在高速加工中能避免热损伤和焊接变形，可进行精密零件、热敏感性材料加工。

(2)被焊材料不易氧化，可以在大气中焊接，不需要气体保护或真空环境。

(3)激光可对绝缘材料直接焊接，对异种金属材料焊接比较容易，甚至能把金属与非金属焊接在一起。

(4)激光焊接装置不需要与被焊接工件接触。激光束可用反射镜或偏转棱镜将其在任何方向上弯曲或聚焦，还可用光导纤维将其引到难以接近的部位进行焊接。激光还可以穿过透明材料进行聚焦，因此可以焊接一般方法难以接近的接头或无法安置的接焊点，如真空管中电极的焊接。

(5)激光束不会带来任何磨损，且能长时间稳定工作。激光焊接的不足主要表现在以下两点:(1)要求焊件装配精度高，且要求光束在工件上的位置不能有显著偏移。这是因为激光聚焦后光斑尺寸小，焊缝窄。如工件装配精度或光束定位精度达不到要求，很容易造成焊接缺陷。

(2)激光器及其相关系统的成本较高，一次性投资比较大。2激光焊接在加工生产中的应用

激光焊接最主要的应用领域是汽车、航空航天、船舶等加工中的焊接制造。以汽车制造为例，激光焊接己实现规模化，并且己出现了相关的自动生产线和焊接机器人。据有关资料统计，在欧美发达工业国家中，有50%—70%的汽车零部件是用激光加工来完成的。其中主要以激光焊接和激光切割为主，激光焊接在汽车工业中己成为标准工艺。我国汽车工业界也开始重视这种先进的焊接技术，如率先使用激光焊接技术的上海大众，新近上市的多功能轿车的车身上，使用激光焊接技术的总长度达到41米。汽车工业中，激光技术主要用于车身拼焊、焊接和零件焊接。

激光用于车身面板的焊接可将不同厚度和具有不同表面涂镀层的金属板焊在一起，然后再进行冲压，这样制成的面板结构能达到最合理的金属组合。由于很少变形，也省去了二次加工。激光焊接加速了用车身冲压零件代替锻造零件的进程。采用激光焊接，可以减少搭接宽度和一些加强部件，还可以压缩车身结构件本身的体积。仅此一项车身的重量可减少50kg左右。而且激光焊接技术能保证焊点连接达到分子层面的接合，有效提高了车身的刚度和碰撞安全性，同时有效降低了车内噪声。

激光拼焊是在车身设计制造中，根据车身不同的设计和性能要求，选择不同规格的钢板，通过激光截剪和拼装技术完成车身某一部位的制造，例如前档风玻璃框架、车门内板、车身底板、中立柱等。激光拼焊具有减少零件和模具数量、减少点焊数目、优化材料用量、降低零件重量、降低成本和提高尺寸精度等好处。而激光焊接主要用于车身框架结构的焊接，例如顶盖与侧面车身的焊接，传统焊接方法的电阻点焊己经逐渐被激光焊接所代替。用激光焊接技术，工件连接之间的接合面宽度可以减少，既降低了板材使用量也提高了车体的刚度，目前己经被世界上部分生产高档轿车的大汽车制造商和领先的配件供应商所采用。

飞机制造中，它主要应用于飞机大蒙皮的拼接以及蒙皮与长析的焊接，以保证气动面的外形公差。另外在机身附件的装配中也大量使用了激光束焊接技术，如腹鳍和襟翼的翼盒，结构不再是应用内肋条骨架支撑结构和外加蒙皮完成，而是应用了先进的饭金成形技术后，采用激光焊接技术在三维空间完成焊接拼合，不仅产品质量好，生产效率高，而且工艺再现性好，减重效果明显。

珠宝首饰行业中，激光焊接可满足美观性及不同材质间焊接，己被广泛用于金银首饰补孔、点焊砂眼、焊镶口等。

激光焊接中的熔覆技术己成为模具修补的主要技术，航空业界用此技术进行航空发动机Ni基涡轮叶片耐热、耐磨层的修复。激光熔覆与其它表面改性方法相比，加热速度快、热输入少，变形极小，结合强度高，稀释率低，改性层厚度可精确控制，定域性好、可达性好、生产效率高。

其它诸如手机电池、电子元件、传感器、钟表、精密机械、通信等行业都己引入了激光焊接技术。

激光焊接由于设备投入较高，目前只是在高附加值的领域里应用较多，即使在这些领域里，激光焊接长期以来也并没有被充分利用。不过随着新的激光焊接技术和设备的研发，激光焊接正在逐渐挤进长期以来一直被传统焊接技术所占据的“领地”。3激光焊接技术的发展前景与面临的挑战

目前，在激光焊接技术研究与应用方面处于世界领先水平的国家有德国、日本、瑞士和美国等国。横流连续CO2激光加工设备的输出功率可达20kW，脉冲Nd: YAG激光器的最大平均输出功率也己达到4kW，并且实现了纳秒级的脉冲宽度。激光焊接能够实现的材料厚度最大己达80mm，最小为0.05mm，大部分材料的激光焊接质量均超过传统焊接工艺。激光焊接技术正朝着低成本、高质量的方向发展，具有很大的发展潜力和发展前景。可以预料，激光焊接工艺将逐步占据焊接领域的主要位置，并取代一些传统落后的焊接方法。

激光焊接技术在迅猛发展的同时，也面临着一些新的课题，其中包括:高功率低模式激光器的开发及在焊接中的应用;纳秒级短脉冲高峰值功率激光焊接过程中激光与材料的作用机制;超薄板材激光焊接工艺的优化与接头性能的检测;激光焊接时声、光、电信号的反馈控制;激光焊接过程中等离子体的产生对焊接质量的影响等等。激光焊接技术面临的这些新的挑战，有待于从事激光焊接的研究人员进行深入的探讨，同时，这些新问题的提出也预示着激光焊接技术正向着更加深化的方向发展。4电子束焊接方法

电子束焊接(EBW)是利用电子枪中阴极所产生的电子在阴阳极间的高压(25—300KV)加速电场作用下被拉出，并加速到很高的速度(0.3—0.7倍光速)，经一级或二级磁透镜聚焦后，形成密集的高速电子流，当其撞击在工件接缝处时，其动能转换为热能，使材料迅速熔化而达到焊接的目的。其实，高速电子在金属中的穿透能力非常弱，如在100KV加速电压下仅能穿透0.025mm。但电子束焊接中之所以能一次焊透甚至达数百毫米，这是因为焊接过程中一部分材料迅速蒸发，其气流强大的反作用力将熔融的底面金属液体向四周排开，露出新的底面，电子束继续作用，过程连续不断进行，最后形成一深而窄的焊缝。4.1电子束焊接的特征

由于高能量密度的电子束流集中作用的结果，使得电子束焊接熔池“小孔”形成机理与其他熔化焊有所不同。根据真空度的不同，电子束焊接可分为高真空焊接、低真空焊接和非真空焊接三种。电子束焊接过程是，高压加速装置形成的高功率电子束流，通过磁透镜会聚，492得到很小的焦点(其功率密度可达10—10W/cm)，轰击置于真空或非真空的焊件时，电子的动能迅速转变为热能，熔化金属，实现金属焊接的目的。电子束焊接的特点可概括如下:（1）电子束斑点直径小，加热功率密度大，焊接速度快，焊缝宽度狭窄，热影响区小，特别适宜于精密焊接和微型焊接;（2）可获得深宽比大的焊缝，焊接厚件时可以不开坡口一次成形;（3）多数构件是在真空条件下焊接，焊缝纯洁度局;（4）规范参数易于调节，工艺适应性强。焊接工艺参数的重复性和再现性好;（5）适于焊接多种金属材料;（6）焊接热输入低，焊接热变形小。当然电子束焊接方法也有一些不足，如:(1)电子束焊机结构复杂，控制设备精度高，所需费用高;（2）冷却过程中快速凝固，引起焊接缺陷，如气孔、焊接脆性等;（3）工件大小受真空室尺寸的限制，每次装卸工件要求重新抽真空。5电子束焊接在工业上的应用

电子束焊接正广泛应用于各种构件，如结构钢、Ti合金、Al合金、厚大截面的不锈钢和异种材料的焊接。近年来，在对各种材料电子束焊接可焊性和接头性能研究方面均获得了可喜的进展。在焊接大厚件方面，电子束一直具有得天独厚的优势。特别是在能源、重工业及航空工业中发展迅速。如在核工业大型核反应堆环形真空槽和线圈隔板的电子束焊接中，其最大焊接深度达150 mm,电子束焊接发挥其深熔焊的特点可一次焊透厚达150-200mm的钢板，且焊后不再加工就可投入使用。又如在日本PWR蒸汽发电机的安装和改造中采用的就是电子束焊接，他们采用无缺陷的焊接程序和步骤，成功地实现了不锈钢厚板的电子束焊接。

一直以来，电子束焊接在航空、航天工业中的应用居多，主要应用于飞机重要承力件和发动机转子部件的焊接上。例如，在美国近年发展的F-22战斗机机身段上，由电子束焊接的Ti合金焊缝长度达87.6 mm，厚度为6.4-25 mm。同时，电子束焊接技术作为柔性很好的工艺方法，不仅在发动机制造领域中得到了广泛应用，在涡轮叶片及热端部件修理领域也有其广阔的市场。

另外，电子束焊接在电子、仪表和生物医药工业上也起到了独特的作用。由于在这些工业中，有许多零件对焊接质量要求相当高。电子束焊接技术可以解决电子和仪表工业中许多精密零件的焊接难题，例如封装焊接、高熔点金属焊接、集中加热焊接、穿透焊接等，其焊缝质量高，工件变形小，焊接效率也高。在生物医药业中对焊缝清洁度的要求很高，采用电子束焊接可以轻松实现上述行业中各种材料的焊接，如Cu一Be合金、Ti合金、不锈钢以及陶瓷与金属的焊接等。

凭借EBB能量密度高，加热和冷却速度快的特点，采用该焊接技术可以很好地解决异种材料焊接中出现的两种材料冶金不相容和性能差异问题，因此异种材料的电子束焊接己经越来越得到人们的重视，尤其是厚大异种材料的焊接、金属和非金属材料的焊接等。特别是在航空发动机、精密仪器、刀具刃具制造方面有广泛的应用前景。

为了使电子束焊接技术获得更进一步的应用和发展，国内外学者正从以下几方面着手进行研究，即完善超高能密度电子束热源装置;掌握电子束品质过计算机及CNC控制提高设备柔性以扩大其应用领域。近年来，随着电子束焊接设备的不断改进和更新，国内外电子束焊接技术及其应用也有了长足的发展，主要内容包括:日本大阪大学研制了600KV 300KW的超高压电子束热源装置，一次焊200mm厚不锈钢时，深宽比达70: 1。欧共体采用德国阿亨大学研制的DIA BEAM系统，对电子束特性进行了定量研究，对大型壁厚80mm圆筒压力容器电子束焊的环缝起焊收尾搭接处，通过电子束焦点及焊接过程分析，找出了减少和消除圆环焊缝收尾处缺陷的方法。日本采用填丝双枪电子束薄板超高速焊接技术，得到了反面无飞溅的良好焊缝。近年英国焊接研究所采用非真空电子束焊接铜制核废料罐，取得了良好的社会和经济效益。国内有北京航空工艺所在1992年研制成功了ZD 150-15A高压电子束焊机，并用此机完成了多种航空航天发动机零部件的焊接，以及导弹壳体、汽车变截面轴、石油钻头等多种军民品。

6电子束焊接的发展趋势

综上所述，国内外开展电子束焊接技术研究的广度和深度在不断的加大，己经在焊接理论和工艺实践上取得了积极的研究成果。但由于电子束焊接过程中电子束与金属间的深穿快速物理化学冶金作用，以及当前研究分析手段上的局限性，使得焊接机理的本质研究有待进一步深入。基于电子束焊接异种材料的优越性，当前各国在异种材料的电子束焊接方面逐步扩大了异种材料之间连接的研究范围，目前航空航天用的高温结构材料及先进的新型结构材料与黑色金属、有色金属的异种材料的电子束焊接己经成为各国高度关注的研究热点。因此，针对世界电子束焊接技术的研究走向及国内研究的不足，深入开展异种材料，特别是航空航天用的高温新型结构材料的电子束焊接机理及工艺研究有着深远的现实意义和良好的应用前景。从上述电子束焊接的特征和它在工业中的应用现状，不难看出，今后电子束焊接的发展趋势可以概括为:(1)继续扩大在航空航天工业中的应用范围，并在修复领域发挥作用;(2)焊接设备将趋向多功能化和柔性化;(3)非真空电子束焊接的研究和应用将日益成为热点;(4)在厚大件和批量生产中继续发挥其独特优势;(5)电子束焊接将成为空间结构焊接的强有力工具。结语

激光焊接与电子束焊接是焊接新技术，其应用范围和焊接能力还并没有被人们完全认识，还有待于科技工作者进一步研究和开发。相信不久的将来，激光焊接与电子束焊接技术不仅会在更多的加工领域出现，而且还会成为这些领域的主流加工技术之一。

参看文献：

电子焊接 篇3

关键词:功能 电路故障 排除方法

一、功能及主要参数

1.电路原理图

电路原理如下图所示。

2.直流稳压电源部分

输入电压:交流220V。输出电压:直流3V、6V。最大输出电流:500mA。

3.电池充电器部分

E1、E2通道充电电流50~60mA,E3、E4通道充电电流110~130mA,两通道可同时使用,各可充5号或7号电池两节。

二、电路常见故障及其排除

电子线路装配完成后出现故障是不可避免的。因此装配完电子线路应先观察元器件和连线有无虚焊、短路、连错等问题,再借助万用表检查元器件、连线和接触不良等情况。若未发现问题,则可通电检查电路有无打火、冒烟、元器件过热、焦臭味等现象。一旦发现异常现象,应马上关断电源并记住故障点,并及时排除。若通电后未出现上述问题,但电路仍不成功,则应采用逐级推进法查找故障级。找出故障級后再采用参数测量法、电阻测量法、替代法等排除故障。

1.指示灯故障

(1)所有指示灯均不亮。接通电源,电流一路经VT2、R2、S2形成回路,一路经VT2、R2、R3、LED2形成回路,指示灯LED2被点亮,若不亮,应检查该指示灯的极性是否

接反。

(2)指示灯LED1、LED2、LED3(LED4)同时亮。此时测输出电压为2V/2.8V,而UCE2间电压为6.2V/6.6V,而正常情况下UCE2的电压为6V/3V,因此可推断出是VT2出现了故障。

(3)充电指示灯过亮。测量充电通道时,发现充电电流过大,且充电指示灯过亮,端电压超过1.6V,测通道电压为1V~2V之间,VT4基极电压过低,分析原理,整流输出电压经LED3和R8分压,而VT4基极电压过低,应当是R8阻值过小。

2.无电压输出

(1)检查线路板上的J点和J点连线是否接好。

(2)开关S1、S2焊接有无虚焊、假焊等现象。

(3)若无上述故障,可从前向后逐级推进查找故障,哪一级电路不通就查哪一级的具体元器件,直至查出故障点。

3.输出电压偏低

该稳压电源经滤波后输出电压大约9.2V,经稳压后电压为3.2V/6.2V。若输出电压过低,可先测量调整管VT2的c、e间电压是否正常,若测得该电压较大,则为三极管VT2管型(8050)接错。

4.6V挡电压输出过高

3V挡电压输出正常,6V挡输出电压为10V,测UCE1电压为1V左右。经分析可知,输出电压经R5、R6分压后取R5两端电压,若输出电压过大,应该是R5阻值过大所致。

同理,3V挡电压输出过高,是R4阻值过大所致。

手工焊接电路过程中出现的故障较多,分析起来也是千头万绪,必须熟练掌握电路原理图及各种电子元器件的特性,才能更好地排除电路故障。

浅谈电子元件手工焊接 篇4

1 电子元件焊接

1.1 插件焊接

插件焊接中使用的电烙铁是焊接过程中的主要热源, 按加热方式分为内热式和外热式, 内热式烙铁比同功率的外热式烙铁获得温度高, 一把25 W的内热式烙铁获得的温度相当于一把35 W的外热式电烙铁。还有恒温烙铁, 恒温烙铁具备:快速升温, 通电1分钟后即可溶锡焊接, 自动恒温, 温度恢复性好, 高效节能, 耗电量比普通电烙铁低50%, 更换发热元件容易, 方便, 快捷。我们平常用的主要是内热式电烙铁。一般电烙铁的功率有20 W, 30 W, 40 W, 60 W, 100 W等, 焊接时根据焊接对象的不同选择不同功率的烙铁是保证焊接质量的首要因素。由于一般集成块允许的温升不能太高, 如果使用普通的烙铁30 W以上, 集成块很容易被引脚传来的热量损坏, 有很多集成块内含有CMOS电路, 它们对于静电很敏感, 很少的静电就可能损坏内含CMOS电路的集成块, 最好用恒温烙铁, 必要时还要求佩戴腕带, 防止静电。30 W, 40 W的烙铁适合用来焊接电阻, 电容, 二极管, 普通三极管等器件。如果使用功率较低, 焊点融化不充分, 焊点粗糙, 容易形成虚焊。50 W, 60 W, 100 W的大功率电烙铁常用来焊接散热较快的大的元件, 例如, 散热片的焊接固定, 连接器的焊接, 变压器或继电器等。接地导线与机壳的焊接, 导线之间的焊接, 大功率的三极管的焊接, 这些器件金属部分相对较多, 面积较大, 容易散热, 如果使用的烙铁功率达不到要求, 则烙铁传递的温度达不到融化温度, 很容易形成虚焊。

1.2 贴片焊接

贴片焊接中使用的主要是恒温烙铁和热风枪。恒温烙铁可调节温度, 平时焊接器件温度应根据线路板的印制层数随时调整温度, 因为层数多导热快, 如果温度低则不能很好加热, 焊盘焊锡不能迅速融化, 造成虚焊, 同时, 长时间的加热很容易烧毁器件。焊接比较小的阻容器件温度可以低点, 焊集成块则需要温度高一些。热风枪焊接和换取集成块时温度要达到380℃左右, 这样就既能保证快速焊牢或取下集成块又不会损坏附近的元器件。

2 焊接前处理

2.1 烙铁处理

烙铁由烙铁头, 烙铁芯组成。其中烙铁头形状分为尖头和方头两种, 尖头烙铁用于焊接引脚比较密集的集成块和有些只能进行点焊的地方, 方头烙铁传输热量多, 适用于焊接焊点面积大的地方。新买来的烙铁需要经过镀锡处理才能使用, 否则使用不了多久, 烙铁因氧化不能吃锡。处理方法:先通电, 当烙铁稍微热时, 把焊锡均匀的镀上去, 焊锡融化后将烙铁头全部覆盖, 即完成了新烙铁头的镀锡, 随后就可以焊接元器件了。电烙铁经过长时间的使用后, 高温烙铁头容易被空气中的氧气氧化形成一层不容易吃锡的氧化物, 这时需要去除氧化层, 用细砂先打磨去除氧化层, 长度约为3 mm~4 mm, 然后将烙铁头通电加锡, 方法与新烙铁头一样。

2.2 元件处理

有的电子元件由于储存时间长, 元件引脚上形成一层氧化膜, 直接焊接不容易焊牢, 时间长还容易烧坏线路板, 借助松香和助焊剂也不能很好的焊接, 因此焊接前必须用砂纸或小刀, 钳子等轻轻地刮掉器件上的氧化膜, 镀锡后再焊接就好了。有时印刷板的焊盘也有严重的氧化现象, 也必须先打磨再镀锡, 这样才能保证焊接牢固, 防止虚焊。

3 焊接方法

3.1 插件焊接

焊接时, 锡量一定要控制好, 不能太多也不能太少, 标准的形状是底面刚好填满焊盘, 侧面与底面形成45度角的锥体。焊接可简单归结为五步 (见图1) 。

焊接时间不能太长和太短, 过长容易烧毁元件或线路板, 使焊盘脱落, 太短元件的引脚没有得到充分预热, 焊锡不能充分融化, 形成外表焊点大, 胖, 实则里面没有焊住, 即虚焊现象。一般最恰当的时间应控制在2 s~3 s内为宜。当焊接快要完成时先拿走焊锡, 等待烙铁再呆一会使锡彻底融化, 并不要马上放开器件, 待器件冷却焊牢。助焊剂和松香是焊接过程中必不可少的佐料。焊锡最好使用含有松香的低熔点锡丝。最好的焊点应该是光亮, 饱满, 没有毛刺并且牢固。焊接时如果烙铁头挂有很多锡, 需要先将烙铁在潮湿的烙铁海绵上抹去, 不能在工作台上或其他地方磕烙铁头, 焊完应将烙铁放回烙铁架, 并及时拔去插头, 以免烫伤或引燃其他物体。

3.2 贴片焊接

贴片焊接时要用到镊子和烙铁, 焊接时需要左手拿镊子, 右手拿烙铁, 焊接前应先在PCB板上电子元件需要焊接的一边引脚上镀上锡, 将烙铁放在镀锡上, 左手拿镊子夹起器件, 待锡融化后, 左手轻轻的把器件放上, 要放正, 不能偏。因为贴片焊盘本身就小, 如果偏斜容易造成另一边引脚焊不上锡或锡量少。不允许元件和PCB板之间有空隙, 一定要保证元器件和板之间紧贴, 这样才能确保元器件接触良好, 焊好后撤离烙铁, 然后将另一端引脚再焊上 (一定要记住这一步, 平时工作中经常出现忘记焊另一端) 。对于集成块的手工贴片也一样, 先将焊盘一角镀锡, 将集成块按正确方向放上后再将对角点焊固定好, 刷上助焊剂然后用恒温烙铁将集成块的其他引脚焊牢, 注意不要连焊。

3.3 注意事项

维修时需要取下元件进行更换时要注意不要损坏焊盘。最常用的是使用吸锡器, 当器件上焊锡比较少时需要先加锡再用吸锡器, 需要烙铁和吸锡器同时放在需要取下的器件焊点上。待锡融化后用吸锡器将锡吸出, 露出元件引脚孔, 再焊上好的元件。热风枪换取元件更为简单, 快捷, 但一定要注意控制好温度和时间, 以免温度过高时间过长烧坏元器件和线路板。

4 结束语

焊接技术是一项长期的辛苦的工作, 需要焊接人员具备吃苦, 细心的品质和过硬的本领, 同时还要有安全意识, 焊接过程中使用电路铁一定要注意安全, 防止烫伤, 触电, 总之在保障个人安全的前提下生产出合格的高品质产品是我们焊接人员的最大希望, 而这些需要在工作中不断的摸索经验, 提高自身的焊接技能。

参考文献

电子焊接实训报告 篇5

系别：航空电子工程系 专业：电子信息工程技术

班级：215312学号：151229

姓名：李航指导老师：胡海华

实训报告

实训目的：练习焊接和一些元器件的识别以及认识和制作音频放大器，通过这次实训可以让我们更进一步理解巩固所学知识和技能，培养我们认识元器件以及焊接和组装的能力，加强对电子工艺流程的理解熟悉。

实训内容：一：元器件的识别

1：电阻:根据电阻的色环颜色来读取电阻的阻值

2：电容：正确辨别电容的正负极，一般来说电容上会标出负极

3：二极管：有一小圈色环的为负极

二：焊接

1右手持电烙铁，左手持焊锡丝。焊接前，电烙铁要充分预热，烙铁头刃面上要带一定量焊锡。

2将烙铁头刃面紧贴在焊点处，电烙铁与水平面成45到60度左右，左手向下送锡，右手送烙铁，送锡时间决定锡量大小，烙铁停留时间决定加热时间。烙铁头在焊点在焊点处停留的时间应根据焊盘的大小控制在0.5~2秒之间

3抬开烙铁头，待焊点处的锡冷却凝固。

4焊接步骤

①准备 首先把被焊件、锡丝和烙铁准备好，处于随时可焊的状态。

②加热被焊件 把烙铁头放在接线端子和引线上进行加热。

③放上焊锡丝 被焊件经加热达到一定的温度后，立即将手中的锡丝触到被焊件上使之溶化以得到适量的焊料。注意焊锡应加到被焊件上与烙铁头对称的一侧，而不是直接加到烙铁头上。

④移开焊锡丝 当锡丝熔化一定量后（焊料不能太多），迅速移开锡丝。

⑤移开电烙铁 当焊料的扩散范围达到要求后移开电烙铁。撤离烙铁的方向和速度的快慢与焊接质量密切相关，操作时应特别留心仔细体会。

（2）焊接注意事项

①烙铁的温度要适当，可将烙铁头放放到松香上去检验，一般以松香熔化较

快又不冒大烟的温度为适宜。

②焊接的时间要适当，从加焊料到焊料熔化并流满焊接点，一般应在三秒钟之内完成。若焊接时间过长，助焊剂完全挥发，就失去了助焊的作用，会造成焊点表面粗糙，且易使焊点氧化。但焊接时间也不宜过短，时间过短则达不到焊接所需要的温度，焊料不能充分熔化，易造成虚焊。

③焊料与焊剂的使用要适量，若使用焊料过多，则多余的焊料会流入管座的底部，降低管脚之间的绝缘性；若使用的焊剂过多，则易在管脚周围形成绝缘层，造成管脚与管座之间的接触不良。反之，焊料和焊剂过少易早成虚焊。

④焊接过程中不要触动焊接点，在焊接点上的焊料未完全冷却凝固时，不应移动被焊元器件及导线，否则易变形，也可能造成虚焊现象。焊接过程中也要注意不要烫伤周围的元器件及导线。

老师发给我们一块电路板和一些电子元器件进行焊接练习。

三：音频放大器制作

首先我们每人领取一个音频放大器的配件，然后对照说明书清点元器件，熟悉电路板和电路，当我们了解以后就开始焊接元器件，老师还给我们讲解一些比较容易犯错的地方和难点，因为电路板比较小，所以老师一再提醒我们上锡量一定要少，避免电路出现问题。元器件焊接好后，开始连接线，然后开始组装音频放大器，在制作过程中也遇到一些问题在同学的帮助下顺利解决，最终一个完整的音频放大器就制作完成了。第二天进行了测试，做得比较好，能够正常工作。四：实训总结及感想收获

通过这次实训，让我们能够自己动手，增强我们的实际操作能力，提高我们的基本技能。我也有了一个对电子工艺的初步系统了解，我们了解到了焊普通元件与电路元件的技巧，对以后的电子工艺课学习有很大的指导意义。锻炼了动手技巧，提高了自己解决问题的能力。要耐心细致冷静有序的去做每一件事。电路图是一样很重要的东西，以后要多学习看看电路图。

电子焊接 篇6

电子束焊接由于具有焊接功率密度高、焊缝深宽比较大 (10∶1~50∶1) 、热影响区及变形小、组织性能好、易于实现计算机控制等优点, 在工业领域有广泛应用。在实际应用过程中笔者发现, 车焊皮后的焊缝经常出现密集气孔, 给节奏紧的生产带来了很大的困扰。通过长期的生产跟踪, 结合缺陷产生的理论知识, 笔者对气孔的产生因素进行了分析, 并提出预防措施, 取得了良好的效果。

1 气孔产生机理

1.1 匙孔振荡模式

电子束焊接的工作原理是:高速电子束流轰击工件, 将电子束动能转化为晶格振动能, 使工件快速升温, 熔化并气化母材, 液态金属在金属蒸汽流的反冲作用力下形成凹陷的“匙孔” (图1) ;液态金属在多种驱动力的作用下流动, 最终形成焊缝。

Sehauer的匙孔振荡模型理论 (图2) 指出:平稳的小频率振荡是匙孔平衡系统固有的特征, 大频率的振荡是缺陷产生的原因所在[1,2]。

1.2 气孔产生机理

根据匙孔振荡模式的原理, 当匙孔出现波动后, 局部区域附近液态金属都向“突起”位置流动。当“突起”形成后, 随着焊接过程的进行会表现出两个特征。一是“突起”继续变大, 直至完全隔断入射的电子束, 导致气孔缺陷, 该过程中形成的气孔分布在焊缝中部, 而且体积较大[3]。

另外, 由于突起对电子束的吸收, 导致热量积聚, 突起部位金属强烈蒸发, 在强烈的金属蒸汽反冲压力作用下, 匙孔壁面恢复平滑状态, 如果局部蒸发剧烈, 导致作用在“突起”上的反冲压力过大, 可能导致局部的内陷, 形成凹面, 随着凹面的长大最终成为一个气体球, 在焊缝凝固过程中残留的气体球成为气孔缺陷, 此时气孔往往分布于焊缝两侧, 且体积较小。

2 气孔产生的现实因素

2.1 焊缝间隙

在跟踪分析气孔产生原因的过程中发现, 连续有3件产品出现大量焊缝气孔, 焊接记录显示它们的焊缝间隙普遍>0.20mm, 其中名称为SR001的焊缝间隙更是达到了0.30mm, 如表1所示。

对此, 笔者进行了两次模拟试验。试验样件焊缝间隙控制在0.02mm以内, 样件结构和尺寸同产品连接结构相同, 焊接参数和产品焊接参数相同。试验结果如表2所示。

试验样件焊接结果显示, 当焊缝间隙<0.02 mm时, 可有效控制气孔产生。

模拟试验后, 笔者加强了对焊缝间隙的控制, 将产品焊缝间隙都控制在0.1mm以下, 随后跟踪统计的65件产品显示均未出现密集气孔缺陷。

2.2 焊接面质量

焊接面质量指的是焊接面表面凹凸不平, 当电子束流打在焊接面表面凸起部分时, 凸起部分会瞬间气化, 形成金属蒸汽。凹坑由于没有金属, 无法形成金属蒸汽或者产生的蒸汽压力较小。这种蒸汽压力时大时小的振动会引起“匙孔”平衡剧烈振荡, 产生气孔。

在实际的生产过程中有两种焊接面: (1) 车削形成的具有一定粗糙度的机加工面; (2) 喷砂处理形成的毛面。为提高焊接面质量, 笔者提升了对表面粗糙镀的要求, 并取消了喷砂工艺, 在随后6个月的监控中未发现密集气孔。

3 结论

通过上述分析得出下列结论: (1) 焊接前应严格控制焊缝间隙, 焊缝间隙应<0.1 mm, 间隙越小越有利于抑制气孔出现。 (2) 不能用现行的喷砂工艺清理焊接面, 焊接面清理应避免产生大的凹凸, 保持焊接面平整。

当然, 引起匙孔剧烈振荡的因素还有很多, 例如设备发射电子束的稳定性、焊接材料均匀性、焊接面氧化物等都需要严格控制, 在此不再一一分析。

参考文献

[1]Schauer D A.Thermal and dynamic effects in electron beam welding cavities[D].California:University of California, 1977.

[2]Schauer D A, Giedt W H.Prediction of electron beam welding spiking tendency[J].Welding Journal, 1978, 57 (7) :189-195.

电子焊接 篇7

柔性夹具是以组合夹具元件为基础组装成的夹具。它是由预先制造好的标准化组合夹具元件, 根据被加工零件的工序要求组装而成的。组成夹具的元件具有通用性, 单个元件功能多样, 并具有互换性。组合夹具元件结构灵活多样, 且可长期重复使用。

2设计及应用

本文从公司生产实际情况出发, 旨在通过研究设计及组装焊接工序用大型柔性夹具, 发挥柔性夹具灵活、快速, 并且可重复使用的优点, 替代专用夹具, 达到缩短生产准备周期、降低生产成本, 解决生产急需的问题。

本工序要求将四个已经点焊在一起的叶片零件焊接成为一组 (一联) ;每组零件有六条焊缝, 分布在上安装板外侧、下安装板内侧等。焊接上安装板外侧时, 电子束照射方向为从外侧向中心;焊接下安装板内侧时, 电子束照射方向为从中心向外侧。设计时, 应考虑在电子束焊接时, 在两个焊接加工方向上, 在电子束的方向上都不能有组合夹具元件遮挡。因此需要设计两套柔性夹具。此处只讨论焊接上安装板外侧用的柔性夹具。

通过对焊接工序工作内容分析可知, 加工时 (焊接) , 零件除了只受自身重力以外, 没有切削力的作用, 柔性夹具的定位部分和压紧部分或只受很小的力;另外, 焊接时, 只是零件被焊接部分局部受热溶化并连接, 其余部分温度并没有变化。通过对焊接时零件的工作环境和受力情况分析可知, 由组合夹具元件组装成的柔性夹具, 完全能替代专用夹具。在特殊情况下, 也可以设计与组合夹具元件相连接的挡板, 用来防止焊渣飞溅问题, 更好的提高焊接质量。

为了提高生产效率, 结合组合夹具元件的结构特点和焊接设备的功能, 考虑每次装夹十六个零件, 每四个零件分成一组, 共分成四组。

零件内圆直径约600毫米, 外圆直径约800毫米。考虑到零件在组合上的安装和组合夹具与设备连接, 选择用直径600毫米带连接孔的圆基础板。

选用适当长度伸长板与圆基础板连接, 用来扩大圆盘直径, 实现零件安装及定位;选用圆柱销与钻模板配合, 实现零件外圆定位。

图1为在UG环境下设计的组合夹具三维图。通过虚拟装配设计, 指导现场实际组装, 提高组装质量及效率。

通过现场实际应用证明, 该柔性夹具设计合理、结构紧凑, 组装迅速, 定位稳定, 零件装夹方便, 操作安全可靠, 加工质量良好, 能够保证零件焊接加工质量要求。该柔性夹具零件均为组合夹具元件标准件。该类型组合夹具设计完成后, 一名操作工人从选件、组装, 到检验, 1~2天即可完成。该柔性夹具的应用, 极大的缩短了专用夹具的设计及制造时间, 降低了生产成本, 解决了生产现场的急需问题。类似零件的专用夹具完全可以利用柔性组合夹具替代, 值得推广应用。

摘要：在保证加工质量的前提下, 合理设计及应用柔性夹具替代部分专用夹具, 可以大大降低生产成本, 缩短生产准备周期, 加快新产品的研制及生产速度;应用柔性夹具还可以大量减少专用夹具的存储空间, 有利于现场管理。在特殊情况下, 还可以设计制造形状特殊的专用件与柔性夹具元件配合使用, 既减少了专用夹具数量又扩大了柔性夹具的应用范围。同时, 柔性夹具元件可以重复使用, 符合可持续发展战略。

关键词：夹具,组合夹具元件,柔性夹具

参考文献

[1]组合夹具组装技术手册[M].原中国航空工业总公司第三0一研究所.

电子焊接 篇8

1 零件原材料的化学成分和热处理状态

1.1 钢材碳含量和碳当量

众所周知, 钢材中碳含量越高, 材料的焊接性能越差。同时, 零件原材料中含有的其他元素, 比如锰、硅、钛、铬等对焊接性能的影响比较明显。碳当量是判断钢材焊接性的重要依据之一, 碳当量与焊接性成反比, 即碳当量越高, 焊缝和热影响区就越易产生裂纹。因此, 在焊接时, 为了避免裂纹的出现, 需要采用预热、缓冷等措施控制焊接质量。

1.2 硫、磷等杂质含量对焊接的影响

基于电子束焊接产生的焊缝形状、特点以及焊缝结晶裂纹的性质, 必须严格控制钢材中硫、磷的含量。实践证明, 被焊钢材中碳含量超过0.03%时, 硫与磷两者的含量应该控制在0.02%以内。

1.3 控制钢材的热处理状态

焊前的热处理状态对焊接质量有着至关重要的影响。以变速箱齿轮为例, 其材质多为20Cr Mn Ti型钢材, 这种钢材一般都需要经过渗碳淬火。经过该工艺后, 其含碳量一般在0.6%~0.84%.此时, 如果直接焊接, 且未对焊缝区域采取防渗碳措施, 则应通过保温、预热或严格控制线能量等措施避免钢材出现淬硬脆化裂纹。因此, 为了保证焊接质量, 应先进行电子束焊接, 再进行整体的渗碳淬火工艺, 从而保证焊缝质量, 并提高生产效率。对于一些精密仪器的齿轮, 必须分别对零部件进行渗碳淬火, 打磨后通过电子束焊接到一起。

2 清洗

焊前清洗方法分为以下2步: (1) 如果零件较少的话, 可以先用汽油清洗掉油污, 然后使用丙酮进行脱水脱脂作业。需要注意的是, 汽油和丙酮保持干净, 及时更换。在此需要注意的是, 如果零件表面油污比较厚重, 这时应当还用抹布或者纱巾等擦拭掉过多的油污, 然后再进行清洗, 避免不必要的浪费。 (2) 如果零件的数量较多, 其清洗就必须依赖机械化的方式。清洗要选用恰当的清洗剂, 通过浸洗和喷淋两种方式进行焊前清洗, 自然干燥后再焊接。

需要注意的是, 焊前清洗结束后要及时焊接, 零件搁置时间不宜超过2 h, 否则零件会吸收空气中的潮气, 进而出现生锈等问题, 影响焊接质量。如果焊接未及时进行, 则需要利用塑料袋等装置将零件密封。

3 焊前压配和焊缝对中

3.1 焊前压配

焊前压配对焊接质量的影响较大。同样, 以汽车变速箱齿轮为例, 如果因毛刺等原因导致压配不到位, 则可能影响焊接质量, 导致焊接后零件精度不达标。这就要求无论采用何种装配方式, 都必须避免装配不到位现象的出现。同时, 为了控制焊接质量, 应确保机加工的公差配合精确。

3.2 焊缝对中

电子束的良好对中具有重要的意义。如果对中效果较差, 则会出现焊偏问题, 其不仅会影响焊接深度, 还会使焊接缝表面处理起来比较困难。在焊接时, 为了保证对中质量, 零件较少时可以使用光学观察系统精确定位;零件较多时焊接则可依靠焊机上的游标尺进行简单定位, 再利用小束流在焊缝上打点, 观察偏差后进行调整定位。

4 选择合适焊接参数

焊接参数主要包括加速电压、束流、焊接速度、聚焦电流、焦点位置等, 这些参数要根据焊接部件的具体尺寸、大小等因素调整。

4.1 加速电压

一般而言, 电子束焊机的电压在30~60 k V, 但为了获得更好的聚焦性能, 并保证其他焊接参数调整的便捷性, 加速电压一般控制在60 k V。

4.2 束流与焊接速度

实践证明, 束流越大, 则零件的焊接速度也越快, 这也就意味着焊接的效率越高。但束流越大, 钢材的融化速度也会相应加快, 凝固后焊缝的内应力会增加, 进而出现焊缝根部尖钉缺陷。因此, 束流与焊速控制必须根据实际焊接情况调整。

5 探伤

电子束焊接后要对焊缝进行探伤检验, 包括肉眼观察, 使用放大镜甚、显微镜观察等形式。为了保证检测效果, 还可以使用Χ光或超声波。检测时要确保焊缝周围的气孔尺寸之和小于焊缝周长的1/10, 否则则为不合格。

6 结束语

综上所述, 作为焊接领域的一项重要技术, 电子束焊接对工艺人员有较高的要求。为了保证焊接质量, 在焊接之前要做好充分的准备工作, 避免各种因素对焊接造成影响。焊接人员要从零件原材料的化学成分、热处理状态、清洗、齿轮零件的焊前压配、焊缝对中、参数选择和探伤方面入手, 有效控制电子束焊接齿轮类零部件的质量。

参考文献

[1]朱正德.确保渗碳淬火变速器齿轮表面强化的质量监控措施及应用[J].金属加工 (热加工) , 2016 (13) .

[2]郝丰林, 陈正国, 罗聪.齿轮类零件电子束焊接的质量控制[J].金属加工 (热加工) , 2015 (19) .

[3]齐铂金, 范霁康, 刘方军.脉冲束流电子束焊接技术综述[J].航空制造技术, 2015 (11) .

[4]武永福, 胡传朋, 权中华.高效切削在工程机械齿轮加工中的应用[J].金属加工 (冷加工) , 2013 (06) .

电子焊接 篇9

1 波峰焊接设备工艺调试和技巧

1.1 工艺要点及其温度曲线特征

波峰焊接是通过把软钎焊料熔化后, 由电磁泵、电动泵、机械泵流成设计要求的焊料波峰, 并要先装设元件的PCB, 并且一定要经过焊料波峰, 从而能够满足PCB焊盘和引脚两者间的电气以及机械所得出的软钎焊。一般而言, 波峰焊接工艺的温度曲线基本上是由这三个阶段构成的, 即冷却、焊接以及预热。同时, 在实际的操作中, 其工程可以分成以下这几个阶段, 即出板、冷却、预热、涂覆助焊剂以及进板。第一, 出板要求合理的选择焊好的PCB板。第二, 冷却基本上是焊点的冷却, 不是PCBA的冷却。第三, 波峰焊接的主要设备是波峰锡槽, 一般情况下, 波峰可以通过熔化的焊锡的推动而形成。为了促使焊接质量的提高, 通常都是运用双波峰焊接的方式。对于焊接过程而言, 它是由空气和金属表面等相互作用而形成的一个过程, 一定要对焊接的温度以及时间进行合理的控制。当焊接温度较低的时候, 液体焊料不能有效的扩散在金属的表面, 从而会造成焊点表面质量一般般的情况。当焊接的温度较高的时候, 会导致元器件的损坏, 同时, 也会出现焊点不饱满、发乌等情况。第四, 一般情况下, 所采用的预热手段是热风、红外管、电热管等手段, 主要作用在于有效的蒸发助焊剂上的溶剂, 更好的减少组件中的湿气。如果有效的控制预热, 将会更好的避免搭桥、拉尖的情况出现, 同时也能降低波峰焊料对于基板的冲击程度, 从而能够合理的解决PCB变形、翘曲的情况。第五, 一般而言, 助焊剂涂覆的手段主要有喷雾、刷涂、发泡等, 其中最受欢迎的是喷雾法, 其作用在于有效的对金属表面的氧化层进行清除。

1.2 调试步骤

第一, 准备阶段。要对等待焊接的PCB进行检查, 从而有效的筛选出具有变形、受潮等情况的PCB。然后要合理的对PCB进行检查, 从而能够避免元件的损伤或丢失。第二, 调试期间。要先启动波峰焊接设备, 并设置所要用到的功能。同时要有效的对传送带的宽度进行调整。第三, 设置参数。对于传送带速度来说, 一定要按照不一样的波峰焊接设备的实际情况来制定。对于助焊剂流量而言, 一定要按照PCB需要涂覆的实际情况来明确是否采用全局喷雾或是局部喷雾, 然后可以通过PCB的通孔有效的观察到涂覆的量, 而且应当有一定的助焊剂在通孔中流向顶部的焊盘中, 但是一定不能流到零件中。对于预热温度而言, 一定要按照预热区的具体情况来确定温度。对于波峰的高度而言, PCB的底面一定要低于波峰的表面。第四, 焊接并检验首件。当参数符合设定值的时候, 要在传送带上放上PCB, 从而能够促使机器更好的进行冷却、预热等。同时, 在传送带的出口处一定要接住PCB, 并根据相关的标准对其进行检验。当PCB不合格的时候, 要按照首件的PCB的最终结果对参数进行调整。第五, 对工艺操作进行控制。首先要合理的对操作记录填写, 并要对焊接参数进行定期的技术, 一般情况是两个小时一次。然后要有效的检查PCB的质量, 当出现问题的时候, 要对参数进行及时的调整。紧接着, 要对焊料料炉的成分进行定期的检测, 当发现问题的时候, 要进行稀释或是除杂。最后, 对于波峰喷嘴而言, 要对其进行经常性的清理。

2 再流焊接设备工艺调试及其技巧

当前, 最常使用的再流焊接技术主要是热风再流焊、红外光再流焊、气象再流焊等。就再流焊技术而言, 工艺参数设置、材料、设备、环境等都会对焊点的质量产生直接的影响, 同时焊点的质量也会受到温度曲线的影响。

2.1 温度曲线的性能。

一般而言, 再流焊炉温度曲线可以分为以下六个阶段。第一, 预热阶段。在预热阶段中, 因为所吸收的热量很多, 为此温度就会上升较快, 一般而言, 上升的斜率是2℃/s~3℃/s。然而, 如果温度上升很快的时候, 很容易出现焊膏坍塌以及飞溅焊球的情况。第二, 焊剂挥发阶段。通常而言, 一般都是使用温度在80℃~150℃的焊剂, 而且无铅钎料应是170℃, 但是实际的使用情况要按照曲线来确定。在这个阶段中, 其波峰都是比较平缓的, 无铅通常是90s~150s, 而有铅通常是60s~120s, 为此, 这个阶段一定要保持恒温或者是缓慢上升温度。第三, 净化阶段。在焊接阶段准备阶段, 要对焊接区进行再一次的净化, 并且要顺利的过度。在这个阶段中, 温度不适合快速爬升, 不然很容易造成锡珠的现象。第四, 焊锡熔融扩散阶段。在这一个阶段中, 温度不能太快上升, 而且斜率应在2℃/s~3℃/s。如果温度上升太快, 就会很容易导致元器件的损坏, 同时也会导致元件斜歪或死后竖起。第五, 冷却固化阶段。在这个阶段中, 冷却区的速率通常是3℃/s~6℃/s, 最好是3℃/s~4℃/s, 当有铅温度在130℃以下, 无铅温度在170℃以下的时候, 可以以忽略冷却速率的作用。第六, 自然冷却阶段。在这个阶段中, 冷却要慢慢进行, 从而能够避免元件的损伤, 通常情况冷却应在75℃以下。对于当前的再流焊曲线而言, 主要分成四个阶段, 即预热阶段、保温阶段、再流阶段以及冷却阶段。

2.2 影响温度曲线调试的要素。

第一, 活化温度、焊剂挥发点、熔点温度等。就焊膏而言, 温度设置所需要的参数主要包括合金溶化温度、活化温度以及挥发点温度。如果焊接的质量有问题的时候, 要合理的对可焊性进行分析, 从而能够更加重视焊锡以及助焊剂的物理性。第二, 受潮、分解温度以及玻璃转化温度。第三, 元件的大小以及类型以及PCBA的密度。第四, 设备的性能, 即传热功率、发热功率等。

结语

对于电子组装中的焊接设备工艺而言, 在实际的应用中依旧存在一定的问题, 并对焊接质量的好坏产生直接的影响。本文主要介绍了波峰焊接以及再流焊接技术, 从而能够在技术层面中促使焊接质量的提高。

摘要：本文主要介绍了焊接技术工艺的特征, 并根据实际的焊接设备的操作, 合理的论述了焊接设备工艺调试的步骤及其技巧, 同时也探究出在操作过程中重要的技术及其关键点。

关键词：电子组装,设备,波峰焊,再流焊

参考文献

电子焊接 篇10

1 校企共建电子焊接实训基地

焊接技术实践性很强, 建设先进、规范电子焊接训练基地是提高学生焊接技术的根本保障。基于企业生产环境及电子产品焊接工艺要求, 河池市职业教育中心学校引入企业 (纬创) 烙铁手培训教室, 并新建电子焊接装配生产线。两间实训室均按企业 (纬创) 生产岗位标准配置, 为学生提供与企业相似的培训环境和实践环境, 形成学校、实训基地、企业三位一体的“纬创”实训教学模式。通过这一实训教学模式的实施, 使学生在一个近似真实企业 (纬创) 岗位的工作环境中训练电子焊接技能, 让学生进入企业后就能进行熟练生产操作。

2 校企合作培养电子焊接技术人才

根据企业 (纬创) 岗位人才规格要求, 校企合作按正确认识焊接技术、掌握焊接技术要领、提高焊接技术水平三个步骤组织教学。

2.1 正确认识电子焊接在电子工艺中的重要性

电子焊接技术是电路制作基本技能, 它在电子产品生产、工程实践中应用非常广泛, 焊接质量的好坏, 将直接影响电子产品的质量。培训第一课教师 (或师傅) 必须向学生陈述清楚电子焊接技术在电子产品生产工艺中的重要性及焊接技能训练要达到的最终目标和要求, 使学生从一开始就知道电子焊接的重要性、阶段训练目标和最后目标, 明白焊接训练要努力的方向, 以提高训练的效率和效果。教师要让学生知晓焊接的过程不得有半点马虎、要认真对待, 否则可能会因一个焊点而带来故障影响到整个产品的质量。同时, 要求教师 (或师傅) 将“认真负责、爱岗敬业”的职业道德贯穿整个培训过程, 让学生受到潜移默化的熏陶和感染, 不断提高自身的职业素养。

2.2 全面掌握电子焊接技术要领

电子焊接技术有其自身的特点, 在平时的教学中要求学生首先掌握焊接技术的基本要领和一般方法。

(1) 掌握手工焊接工艺。所谓“手工焊接工艺”是指焊接时主要由人通过手工的方法对电子元器件进行装配, 并焊接的一项技术。

首先, 要熟练掌握焊接的方法及技巧。一个电子产品, 其焊点少则几十, 多则成百上千, 只要有一个虚假的焊点, 这个电子产品就是不合格的产品。在焊接技术的刮、烫、焊、剪四大技能中, 刮、烫是焊接的基础, 为焊接做准备, 剪是对工艺的最后完善。因此, 学习和掌握焊接方法是核心任务。焊接方法包含加热的方法、焊料供给的方法以及焊接时的基本步骤等。基本焊接技术训练包括导线的连接、普通元件的焊接和直插式元件在印刷电路板上的焊接三个阶段。要熟练掌握焊接技巧, 焊接人员平时要参与系统性的焊接训练, 多观察、多动手练习, 及时掌握焊接技术的新动态;在训练中用心体会, 掌握焊接中的基本技巧, 将知识和技能进行有效的整合。

其次, 注重直观教学和规范训练。由于焊接技术涉及学具多, 专业性和实践性强, 元器件个头小, 焊点更小, 焊点的形成过程、合格焊点的样式都很难直观地展现在全体学生面前。电烙铁如何加热待焊点及加热的时间控制, 直接影响着焊接质量, 是学习和掌握焊接技能的难点。适宜的教具将是突出重点, 突破难点的关键。可利用板画、挂图和展示历届学生作品等途径进行讲解, 也可采用多媒体课件或实物投影设备, 展示合格和不合格的典型焊点, 将刮脚、搪锡、上松香、焊接等技术要领多角度反复细致地展示给学生, 而且还可以通过特写镜头对关键、细微部分进行放大、突出, 使学生观察得更准确、更全面。在此基础上教师稍加指导, 学生即可掌握要领, 轻松过关。

在教学中必须抓住“规范”两字, 包括教师规范地演示指导和学生规范地操作学习。为达到“规范”训练目标, 河池市职业教育中心学校选派教师到“纬创”学习焊接技能和职业操作规范, 要求教师在企业考取A级“烙铁手”资格后才能担任“焊接技术”教学。规范训练的本质, 就是防止学生在开始学习时, 学习的动作、习惯、方法、姿势等发生偏差, 从而影响以后的学习。不训练技能是学不会的, 不规范技能是学不好的。通过教师示范→学生模仿操作→对焊点质量进行评价→反馈→调整动作→逐步完善等过程, 使焊接技术达到掌握和熟练的程度。

最后, 焊接质量的检查。学生焊接实训结束后, 为保证焊接质量, 要对焊接的产品进行认真的质量检查。焊接检查与其他生产工序不同, 没有一种机械化、自动化的检查测量方法, 因此主要是通过目视检查 (可用放大镜) 和手触检查。焊接完成后, 首先是从外观上检查焊接质量是否合格, 也就是从外观上评价焊点有什么缺陷, 即有无明显的虚焊、拉尖、桥接、导线焊接不当等。然后可以采用手触摸元器件检查, 是否有松动、焊接不牢的现象。还可以用镊子夹元件引脚, 轻轻拉动, 看有无松动现象。如果发现焊接中有质量问题, 应采取补救措施, 重新焊接好。

(2) 掌握各种新型焊接技术。随着电子科技的发展, 电子元件由原来的体积较大向小型化发展, 而且越来越小, 出现了小型、无引线或极短引线元件。品种主要有片状元件和基片封装的集成电路。元件的变化, 导致电子装配技术的革命性变革——出现了表面组装技术 (SMT) 。这是一项高精密度装联技术, 它是将表面安装形式的元器件, 用专用的胶粘剂或焊料膏固定在与限制作好的印制电路板上, 并在元器件的安装面实现焊接。表面组装形式元件焊接是学生训练焊接技术必不可少的内容。

微电子器件焊接是焊接科学领域的一门新兴焊接技术, 它的焊接对象是一些细的金属丝和极薄的金属膜。微电子技术与传统电子技术相比, 其主要特征是器件和电路的微小型化。它把电路系统的设计和制造工艺紧密结合起来, 适于进行大规模的批量生产, 因而成本低和可靠性高。焊接对微电子器件的可靠性和稳定性的影响极大。训练微电子焊接技术, 保证每一届学生在焊接技术的技能水平上都紧跟企业的步伐达到企业的要求。

2.3 熟练掌握并提高焊接技术

中职学生普遍存在基础薄弱, 学习兴趣不浓、主动性不高, 懒于动手的不良习惯。电子焊接技术难度大、实践性很强, 学生学习会感到困难, 从而容易失去信心, 产生厌学情绪。这需要教师善于正确、巧妙地引导学生, 激发他们的学习兴趣, 保证技能训练的顺利进行。

在熟练掌握了基本的焊接技术后, 可以通过让学生焊接废旧电路板、装配实用电路、举行焊接技术技能比赛等措施进一步提高焊接技术水平。例如电脑废旧的主板是学生练习焊接技术的好材料;每年的校内技能比赛河池市职业教育中心学校都设有电子焊接比赛项目, 通过三级选拔选手让更多学生参与训练。在指导学生进行反复、强化训练过程中, 教师 (师傅) 坚持跟班指导, 发现问题及时向学生反馈, 学生通过思考或与别的同学交流改进提高。教师再进行检查和评价, 这样形成了正确评价、及时反馈和整改相结合, 逐渐提高了学生的焊接水平。同时注重培养学生善于总结经验, 及时发现自己操作中存在的问题, 并主动地尝试、纠正与自我完善。

3 创新考核评价机制

焊接技术训练效果、所达到的技术等级是决定学生在企业 (纬创) 就业岗位和待遇的重要依据。为掌握学生真实的焊接技能水平, 由企业 (纬创) 派专家到校考核, 并根据考核结果给学生颁发“烙铁手”等级证书。企业“烙铁手”技能等级分A、B、C三级, 其中C级最低, A级最高, 达不到C级者不能在焊接岗位工作。企业制订有激励奖励机制, 学生就业待遇与其获得“烙铁手”等级挂钩, 凡获A级“烙铁手”资格每月薪酬比普通员工多300元, 获C级“烙铁手”资格每月薪酬比普通员工多100元。通过创新考核评价机制, 使学生积极主动参加“烙铁手”等级考试, 有效提高了学生的焊接技术水平和就业质量。

开展校企合作办学, 将企业电子焊接训练教室和职业规范引入学校, 使理论学习与技能训练、职业规范紧密结合起来, 极大促进了学生焊接技术水平和职业素养的提高, 让更多学生进入企业后就能直接在“焊接”岗位上熟练操作, 成为企业有用的人才, 提高毕业生就业率和就业质量。

摘要：电子焊接技术是电路制作基本技能, 它在电子产品生产、工程实践中应用非常广泛。焊接质量的好坏, 将直接影响电子产品的质量。文章通过开展校企合作, 联合培养电子焊接技术人才新模式, 阐述如何提高中职学生焊接技术和就业质量。

关键词：校企合作,中职学生,焊接技术,实训教学

参考文献

[1]于润发, 孟贵华.电子技术工艺基础[M].北京:电子工业出版社, 1990.

[2]叶豪爽.谈提高技校学生的电子焊接技术[J].科技信息, 2011 (13) :269, 250.