特種焊接
發(fā)布時間:2011/8/25 15:13:27 訪問次數(shù):3228
在電子制造中,除了前面介紹的軟釬焊、固相焊這兩類應(yīng)用廣泛的焊接技術(shù)外,在很多特殊應(yīng)用領(lǐng)域,例如航天航空、軍工以及科研部門會遇到特殊材料、復(fù)合材料以及特殊結(jié)構(gòu)的焊接問題,上述通用技術(shù)可能無能為力,需要使用一些特殊焊接技術(shù)。由于焊接技術(shù)種類繁多,本節(jié)僅介紹幾種常用的特種焊接技術(shù)。 Z0860108VSC
1.電子束焊接
電子束焊接是早在20世紀(jì)60年代就出現(xiàn)的高能精密特種焊接技術(shù)。
電子束焊接的基本原理是電子槍中的陰極由于直接或間接加熱而發(fā)射電子,該電子在高壓靜電場的加速下再通過電磁場的聚焦就可以形成能量密度極高的電子束,用此電子束去轟擊工件,巨大的動能轉(zhuǎn)化為熱能,使焊接處工件達(dá)到焊接需要的溫度,從而實(shí)現(xiàn)對工件的焊接。圖6.3.44所示為電子束形成及焊接加工示意圖。
電子束焊接的特點(diǎn):
(1)電子束是高能束流 電子束焊接時常用的加速電壓范圍為30~150kV,電子束電流為20~lOOOmA,電子束焦點(diǎn)直徑為0.l~lmm,其功率密度可達(dá)l06W/cm2以上。
(2)精確、快速的可控性 電子作為物質(zhì)基本粒子,具有極小的質(zhì)量(9.1×10-31kg),通過電磁場對電子束可作快速而精確的控制。這是電子束的一個優(yōu)勢,與同為高能束流的激光相比,后者只能用透鏡和反射鏡控制,速度慢。
(3)酉焊接材料范圍廣熔焊能焊的金屬,如鐵、銅、鎳、鋁、鈦及其合金等都可以采用電子束焊。此外,還能焊接稀有金屬、活性金屬、難熔金屬和非金屬陶瓷等,可以焊接熔點(diǎn)、熱導(dǎo)率、溶解度相差很大的異種金屬。
(4)可焊接有特殊要求或特殊結(jié)構(gòu)的焊件例如內(nèi)部需保持真空度的密封件;焊接靠近熱敏元件的焊件;焊接形狀復(fù)雜而且精密的零部件;可以同時施焊具有兩層或多層接頭的焊件。
(5)電子束形成及焊接加工都需要真空環(huán)境,設(shè)備復(fù)雜,因而應(yīng)用受到限制。
2.激光焊接
激光焊接與電子束一樣屬于高能束精密焊接技術(shù)。
其實(shí)激光軟釬焊只是激光應(yīng)用的一個很小部分。作為20世紀(jì)最偉大的發(fā)明之一,世界上第一臺激光器問世于1960年,激光加工是當(dāng)今先進(jìn)的制造技術(shù)之一。
激光焊接的關(guān)鍵是激光器,此外還必須配置相應(yīng)控制、檢測以及焊件移動的平臺及其驅(qū)動等,組成計算機(jī)控制的激光焊接系統(tǒng),如圖6.3.45所示。
1)激光焊接的特點(diǎn)
(1)聚焦后的激光功率密度高達(dá)105~l07W/cm2,工件產(chǎn)生的變形極小,熱影響區(qū)也很窄,多以深熔方式,特別適宜于精密焊接和微細(xì)焊接。
(2)焊接厚件時可不開坡口一次成形,獲得深寬比大的焊縫。不開坡口單道焊接鋼板的厚度已達(dá)50mm。
(3)適宜于焊接一般焊接方法難以焊接的材料,如難熔金屬、熱敏感性強(qiáng)的金屬以及熱物理性能差異懸殊、尺寸和體積懸殊工件間的焊接;甚至可用于非金屬材料的焊接,如陶瓷、有機(jī)玻璃等。
(4)穿過透明介質(zhì)對密閉容器內(nèi)的工件進(jìn)行焊接,適合于在玻璃的密封容器里焊接鈹合金等劇毒材料。
(5)可借助反射鏡使光束達(dá)到一般焊接方法無法施焊的部位,YAG激光(波長1.06Um)還可用光纖傳輸,可達(dá)性好。
(6)激光束不受電磁干擾,無磁偏吹現(xiàn)象存在,適宜于磁性材料焊接。
(7)不需真空室,不產(chǎn)生X射線,觀察及對中方便,因而在許多應(yīng)用領(lǐng)域已取得了電子束焊接。
2)激光焊接在電子制造中的應(yīng)用
由于電子信息產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,新技術(shù)、新材料、新工藝不斷出現(xiàn),在電子制造中許多傳統(tǒng)的焊接方法已不能滿足要求,因而,激光焊接在許多場合具有不可替代的作用。例如傳感器或溫控器中的彈性薄壁波紋片的厚度為0.05~0.1mm,采用傳統(tǒng)焊接方法難以解
決,而采用激光焊接效果很好,得到廣泛的應(yīng)用。
3.微型火焰焊接
火焰焊接是一種應(yīng)用范圍很廣的焊接技術(shù),通常用乙煥、液化石油氣、天然氣、氫氣等可燃?xì)怏w以及汽油、酒精等液體都可產(chǎn)生焊接火焰,直接用火焰對焊點(diǎn)加熱。在電子組裝中常用的是稱為氫氧火焰焊接的工藝。這種焊接工藝是采用一套通過電解工業(yè)純水產(chǎn)生氫、氧兩種氣體,在焊炬中燃燒產(chǎn)生高熱量作為焊接熱源的系統(tǒng)來完成焊接加工的。與機(jī)械加工中的氣焊相比,電子組裝中使用的火焰焊接是微型的,如圖6.3.46所示。
4.復(fù)合焊接技術(shù)
復(fù)合焊接技術(shù)是指將一種焊接技術(shù)與其他焊接方法組合起來的集約式焊接技術(shù),其優(yōu)點(diǎn)是能充分發(fā)揮每種焊接方法的優(yōu)點(diǎn)并克服某些不足,從而形成一種高效的熱源,這也是一種技術(shù)創(chuàng)新。
例如,由于高功率激光焊設(shè)備的價格較昂貴,當(dāng)對厚板進(jìn)行深熔、高速焊接時,可將小功率的激光器與常規(guī)的氣體保護(hù)焊結(jié)合起來進(jìn)行復(fù)合焊接,如圖6.3.47所示為激光一熔化電極氣體保護(hù)復(fù)合焊。 W6662CF
在電子制造中,除了前面介紹的軟釬焊、固相焊這兩類應(yīng)用廣泛的焊接技術(shù)外,在很多特殊應(yīng)用領(lǐng)域,例如航天航空、軍工以及科研部門會遇到特殊材料、復(fù)合材料以及特殊結(jié)構(gòu)的焊接問題,上述通用技術(shù)可能無能為力,需要使用一些特殊焊接技術(shù)。由于焊接技術(shù)種類繁多,本節(jié)僅介紹幾種常用的特種焊接技術(shù)。 Z0860108VSC
1.電子束焊接
電子束焊接是早在20世紀(jì)60年代就出現(xiàn)的高能精密特種焊接技術(shù)。
電子束焊接的基本原理是電子槍中的陰極由于直接或間接加熱而發(fā)射電子,該電子在高壓靜電場的加速下再通過電磁場的聚焦就可以形成能量密度極高的電子束,用此電子束去轟擊工件,巨大的動能轉(zhuǎn)化為熱能,使焊接處工件達(dá)到焊接需要的溫度,從而實(shí)現(xiàn)對工件的焊接。圖6.3.44所示為電子束形成及焊接加工示意圖。
電子束焊接的特點(diǎn):
(1)電子束是高能束流 電子束焊接時常用的加速電壓范圍為30~150kV,電子束電流為20~lOOOmA,電子束焦點(diǎn)直徑為0.l~lmm,其功率密度可達(dá)l06W/cm2以上。
(2)精確、快速的可控性 電子作為物質(zhì)基本粒子,具有極小的質(zhì)量(9.1×10-31kg),通過電磁場對電子束可作快速而精確的控制。這是電子束的一個優(yōu)勢,與同為高能束流的激光相比,后者只能用透鏡和反射鏡控制,速度慢。
(3)酉焊接材料范圍廣熔焊能焊的金屬,如鐵、銅、鎳、鋁、鈦及其合金等都可以采用電子束焊。此外,還能焊接稀有金屬、活性金屬、難熔金屬和非金屬陶瓷等,可以焊接熔點(diǎn)、熱導(dǎo)率、溶解度相差很大的異種金屬。
(4)可焊接有特殊要求或特殊結(jié)構(gòu)的焊件例如內(nèi)部需保持真空度的密封件;焊接靠近熱敏元件的焊件;焊接形狀復(fù)雜而且精密的零部件;可以同時施焊具有兩層或多層接頭的焊件。
(5)電子束形成及焊接加工都需要真空環(huán)境,設(shè)備復(fù)雜,因而應(yīng)用受到限制。
2.激光焊接
激光焊接與電子束一樣屬于高能束精密焊接技術(shù)。
其實(shí)激光軟釬焊只是激光應(yīng)用的一個很小部分。作為20世紀(jì)最偉大的發(fā)明之一,世界上第一臺激光器問世于1960年,激光加工是當(dāng)今先進(jìn)的制造技術(shù)之一。
激光焊接的關(guān)鍵是激光器,此外還必須配置相應(yīng)控制、檢測以及焊件移動的平臺及其驅(qū)動等,組成計算機(jī)控制的激光焊接系統(tǒng),如圖6.3.45所示。
1)激光焊接的特點(diǎn)
(1)聚焦后的激光功率密度高達(dá)105~l07W/cm2,工件產(chǎn)生的變形極小,熱影響區(qū)也很窄,多以深熔方式,特別適宜于精密焊接和微細(xì)焊接。
(2)焊接厚件時可不開坡口一次成形,獲得深寬比大的焊縫。不開坡口單道焊接鋼板的厚度已達(dá)50mm。
(3)適宜于焊接一般焊接方法難以焊接的材料,如難熔金屬、熱敏感性強(qiáng)的金屬以及熱物理性能差異懸殊、尺寸和體積懸殊工件間的焊接;甚至可用于非金屬材料的焊接,如陶瓷、有機(jī)玻璃等。
(4)穿過透明介質(zhì)對密閉容器內(nèi)的工件進(jìn)行焊接,適合于在玻璃的密封容器里焊接鈹合金等劇毒材料。
(5)可借助反射鏡使光束達(dá)到一般焊接方法無法施焊的部位,YAG激光(波長1.06Um)還可用光纖傳輸,可達(dá)性好。
(6)激光束不受電磁干擾,無磁偏吹現(xiàn)象存在,適宜于磁性材料焊接。
(7)不需真空室,不產(chǎn)生X射線,觀察及對中方便,因而在許多應(yīng)用領(lǐng)域已取得了電子束焊接。
2)激光焊接在電子制造中的應(yīng)用
由于電子信息產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,新技術(shù)、新材料、新工藝不斷出現(xiàn),在電子制造中許多傳統(tǒng)的焊接方法已不能滿足要求,因而,激光焊接在許多場合具有不可替代的作用。例如傳感器或溫控器中的彈性薄壁波紋片的厚度為0.05~0.1mm,采用傳統(tǒng)焊接方法難以解
決,而采用激光焊接效果很好,得到廣泛的應(yīng)用。
3.微型火焰焊接
火焰焊接是一種應(yīng)用范圍很廣的焊接技術(shù),通常用乙煥、液化石油氣、天然氣、氫氣等可燃?xì)怏w以及汽油、酒精等液體都可產(chǎn)生焊接火焰,直接用火焰對焊點(diǎn)加熱。在電子組裝中常用的是稱為氫氧火焰焊接的工藝。這種焊接工藝是采用一套通過電解工業(yè)純水產(chǎn)生氫、氧兩種氣體,在焊炬中燃燒產(chǎn)生高熱量作為焊接熱源的系統(tǒng)來完成焊接加工的。與機(jī)械加工中的氣焊相比,電子組裝中使用的火焰焊接是微型的,如圖6.3.46所示。
4.復(fù)合焊接技術(shù)
復(fù)合焊接技術(shù)是指將一種焊接技術(shù)與其他焊接方法組合起來的集約式焊接技術(shù),其優(yōu)點(diǎn)是能充分發(fā)揮每種焊接方法的優(yōu)點(diǎn)并克服某些不足,從而形成一種高效的熱源,這也是一種技術(shù)創(chuàng)新。
例如,由于高功率激光焊設(shè)備的價格較昂貴,當(dāng)對厚板進(jìn)行深熔、高速焊接時,可將小功率的激光器與常規(guī)的氣體保護(hù)焊結(jié)合起來進(jìn)行復(fù)合焊接,如圖6.3.47所示為激光一熔化電極氣體保護(hù)復(fù)合焊。 W6662CF
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