钎焊间隙对钎焊接头残余应力的影响

在等静压石墨/BNi-2/304不锈钢套管式真空钎焊试验的基础上，使用有限元分析软件对钎焊接头在不同钎焊间隙下残余应力的大小和分布进行模拟，结合试验对模拟结果进行分析说明，判断接头薄弱区。结果表明，对于等静压石墨管和不锈钢管钎焊接头，304不锈钢侧和BNi-2钎料层中的残余应力对接头强度的影响不大；随着钎焊间隙增加，径向残余应力减小，接头强度提升，但钎焊间隙过大时会使接头拉断，影响母材连接；通过模拟分析发现，当钎焊间隙为50μm左右时，母材连接不充分；当钎焊间隙为150μm左右时，获得良好接头；当钎焊间隙为250μm左右时，受304侧与石墨侧的径向残余应力共同作用下，接头产生环形裂纹；当钎焊间隙为350μm左右时，沿轴线方向距接头顶部约900μm、沿径向方向距钎料约600～1 000μm处的等静压石墨为接头薄弱区，并产生环状裂纹衍生至接头端面。     

EGR(换热器)真空钎焊断裂机理研究

以广泛用于航空航天、汽车、电工、化工、交通运输、国防等工业领域的微型换热器(LC030 EGR换热器)真空钎焊接头裂纹为例,利用扫描电镜对裂纹处的金相组织以及焊接成分等进行了研究,以分析其开裂机理。试验结果表明:形成裂纹的主要原因是钎焊中心处形成硬而脆的化合物,在钎角处存在气孔以及在从钎焊温度冷却过程中会在钎缝中心形成应力集中,在此三者的共同作用下导致裂纹的产生。     

钎焊及其设备

20095123 不锈钢EGR冷却器钎焊结构断裂分析／何鹏…／／焊接．-2009（4）：26-29 通过对钎焊失效件进行断裂裂纹的宏观分析及断口分析,确定了断裂发生的位置,并分析了断裂形式及疲劳裂纹萌生和扩展过程的特点。在对失效件裂纹的宏观观察中发现,断裂多发生在钎焊圆角根部,裂纹沿钎焊圆角根部萌生和扩展。     

钎焊及其设备

20095123 不锈钢EGR冷却器钎焊结构断裂分析／何鹏…／／焊接．-2009（4）：26-29 通过对钎焊失效件进行断裂裂纹的宏观分析及断口分析,确定了断裂发生的位置,并分析了断裂形式及疲劳裂纹萌生和扩展过程的特点。在对失效件裂纹的宏观观察中发现,断裂多发生在钎焊圆角根部,裂纹沿钎焊圆角根部萌生和扩展。     

元器件镀金引脚焊点开裂失效分析与控制

宇航元器件镀金引脚钎焊前，需对焊接位置进行去金搪铅锡处理，避免焊接界面生成脆性金锡化合物，防止在使用时受外力作用而发生焊点“金脆”开裂.文中针对某宇航型号所用霍尔元件镀金引脚的焊点经历环境试验后脱落的问题，对相关镀金引脚焊点的形貌、金相与界面结构进行分析. 结果表明，元件引脚焊接位置已进行去金处理，但其焊接位置末端局部去金不彻底，焊点界面局部区域生成脆性金锡化合物，导致焊点前端生成裂纹源；经历宇航级温度循环或外力冲击考核试验时，因裂纹前端存在应力集中，导致裂纹持续扩展并发生焊点开裂脱落失效.确保镀金引线焊接位置去金质量并严控钎焊位置，避免在焊点内局部区域生成脆性金锡化合物，对提升镀金引脚焊点可靠应用具有重要意义.     

奥氏体不锈钢管道焊缝裂纹产生原因分析

国内某电站在建造过程中，部分奥氏体不锈钢厚壁管在焊接后进行PT检验时发现焊缝存在大量裂纹。经分析研究，认为裂纹的产生原因与焊缝熔敷金属中δ铁素体含量偏低、P，Si含量偏高、焊接应力大等因素有关。为此对焊缝产生裂纹的原因进行了分析，为不锈钢厚壁管的焊接积累了经验。     

轮缘润滑器安装座失效原因分析

轮缘润滑器安装座故检过程中,渗透检测发现T型焊缝处出现宏观裂纹,该结构材料为Q345钢。通过外观检测、裂纹宏观形貌观察、裂纹断口形貌观察、焊接微观组织观察、冲击断口观察等试验,对结构的开裂原因进行分析。试验结果表明:焊接接头微观组织良好,无明显焊接缺陷,可排除由于组织原因引起构件失效的可能;对比裂纹断口形貌与焊缝金属冲击断口形貌,两者存在较大差异,可排除由于承受较大冲击载荷开裂的可能;裂纹微观断口存在大量疲劳条带,表明结构为疲劳开裂;综合考虑裂纹启裂位置的受力情况,可以判定疲劳开裂的原因是承受载荷部位的应力集中问题。     

不锈钢导管开裂原因分析

某型不锈钢导管通过高频感应加热钎焊与套管相连,在充油疲劳试验中发生多起早期开裂漏油故障.对导管裂纹、裂纹断口、显微组织进行了观察,对显微硬度进行了测定.研究结果表明,开裂从钎焊焊角附近的外表面起始,向导管基体延伸并在导管基体中发生高周疲劳扩展.钎焊焊缝的枝晶间显微疏松导致的应力集中与微裂纹效应以及近焊缝区母材晶粒长大是导管早期疲劳开裂的主要原因.焊接缺陷的产生主要与焊接温度过高、搭接接头设计不合理有关.     

铸造铝合金焊接裂纹分析

应用钨极惰性气体保护焊工艺对5B02管型材和ZL116底板进行焊接,在底板根部R角位置存在裂纹.为了分析裂纹产生的原因,对裂纹处的宏观组织、微观组织和断口形貌进行观察和分析.结果表明,焊接内应力、结构应力集中和铸件双R角处组织粗大,导致铸件的焊缝附近产生裂纹.为避免铸件焊接后产生裂纹,提出了在焊接过程中相应的防范措施.     

316L板翅结构钎焊接头力学性能试验

采用高温短时拉伸试验和相应数学模型分析研究了316L T形钎焊接头的力学性能.使用扫描电镜（SEM）和能谱分析（EDS）分析了失效钎焊接头裂纹尖端和焊缝区域的微观组织及性能，进一步探讨了板翅钎焊结构的失效机理.结果表明，基于T形板试样的高温拉伸载荷位移曲线能较好地反映焊缝的起裂和裂纹扩展过程，1~2 mm/min为合理的试验加载速率取值范围；钎焊过程中焊缝区会出现明显的铁元素富集现象，为板翅结构高温失效的主要诱因.     

矩形片式电阻半导体激光钎焊无铅焊点的热循环试验

选用Sn-Ag-Cu无铅钎料,采用半导体激光软钎焊和红外再流焊两种方法对0805型矩形片式电阻元件进行钎焊,并对采用不同方法得到的钎焊焊点进行热循环试验.结果表明,激光软钎焊矩形片式电阻焊点的力学性能优于传统红外再流焊工艺所获得的电阻焊点的力学性能;片式电阻焊点的剪切力随热循环次数的增加呈现下降趋势,在热循环次数相同时,激光软钎焊焊点的力学性能优于红外再流焊焊点.随着热循环次数的增加,片式电阻焊点的剪切断裂的方式由明显的韧性断裂逐渐向脆性断裂转变.     

细间距器件无铅焊点力学性能和断口形貌分析

分别采取红外再流焊和激光再流焊焊接细间距器件,研究了SnPb,SnAgCu和SnAg三种钎料在不同焊接热源下焊点的力学性能。结果表明,激光再流焊对应焊点的力学性能优于红外再流焊,该现象在使用SnAg钎料的情况下尤为显著,同时无铅焊点优于传统的SnPb焊点。对焊点断口形貌进行研究,发现激光焊接的条件下,焊点断口韧窝较多、较深,断口的撕裂棱朝固定的方向延伸,而红外热源焊接的条件下,断口韧窝较少,较浅,两种情况下焊点韧窝开裂均为穿晶开裂。     

QFP器件半导体激光钎焊焊点力学性能和显微组织

采用半导体激光软钎焊和红外再流焊方法对QFP32和 QFP48两种不同结构尺寸的器件引线进行了钎焊性试验,针对使用Sn-Pb和Sn-Ag-Cu两种不同成分钎料所得到的QFP器件焊点,采用微焊点强度测试仪研究了其抗拉强度的分布规律,并采用扫描电子显微镜分析了焊点断口的显微组织特征.结果表明,同种QFP器件焊点的抗拉强度,半导体激光软钎焊焊点明显高于红外再流焊焊点抗拉强度,QFP48器件焊点抗拉强度明显高于QFP32器件焊点的抗拉强度.半导体激光焊QFP器件焊点的断裂方式为韧性断裂,红外再流焊焊点断裂方式兼有脆性断裂和韧性断裂的特征.     

半导体激光钎焊Sn-Ag-Cu焊点的力学性能和显微组织分析

选取不同激光钎焊工艺参数,利用半导体激光软钎焊系统对Sn-Ag-Cu无铅钎料在铜基板上进行了钎焊试验,并研究了Sn-Ag-Cu焊点显微组织中金属间化合物形成规律.结果表明,当激光钎焊时间选择为1 s,激光输出功率为38.3 W时,焊点力学性能最佳.随着激光工艺参数的改变,焊点显微组织发生相应的变化.当使用最佳激光工艺参数钎焊时,形成的焊点晶粒细小,避免了焊点内金属间化合物Cu6Sn5的过度生长,此外还形成了厚度适中的金属间化合物层.对比试验结果发现,激光软钎焊方法比传统红外再流焊所形成的金属间化合物层更为平缓,能够获得力学性能更为优良的焊点.     

Mechanical properties of QFP micro-joints soldered with lead-free solders using diode laser soldering technology

Soldering experiments of quad flat package(QFP) devices were carried out by means of diode laser soldering system with Sn-Ag-Cu and Sn-Cu-Ni lead-free solders, and competitive experiments were also carried out not only with Sn-Pb eutectic solders but also with infrared reflow soldering method. The results indicate that under the conditions of laser continuous scanning mode as well as the fixed laser soldering time, an optimal power exists, while the optimal mechanical properties of QFP micro-joints are gained. Mechanical properties of QFP micro-joints soldered with laser soldering system are better than those of QFP micro-joints soldered with IR reflow soldering method. Fracture morphologies of QFP micro-joints soldered with laser soldering system exhibit the characteristic of tough fracture, and homogeneous and fine dimples appear under the optimal laser output power.     

矩形片式电阻元件的半导体激光软钎焊技术

采用Sn-Ag-Cu作为钎焊材料,研究了矩形片式电阻元件的半导体激光软钎焊技术,采用微焊点强度测试仪研究了其力学性能.结果表明,当激光钎焊时间固定时,随着激光输出功率的增加,电阻焊点的剪切力呈现增加的趋势,在某一功率左右达到最大值.随着激光钎焊时间的增加,其所对应的最佳激光输出功率逐渐减小,最佳的激光钎焊时间为1s.对比试验结果表明,激光软钎焊的最佳工艺参数组合所得到的片式电阻焊点力学性能优于采用传统红外再流焊工艺所获得的片式电阻焊点的力学性能.     

Effect of diode-laser parameters on shear force of micro-joints soldered with Sn-Ag-Cu lead-free solder on Au/Ni/Cu pad

1Introduction With low cost,Sn-Pb alloy has been widely used in electronic packaging on account of its low melting temperature and good wettability on substrates,such as Cu and Au/Ni/Cu pads.However,Pb and its compounds in the Sn-Pb solder are harmful to …     

细间距器件焊点力学性能与数值模拟

采用再流焊方法对细间距器件进行钎焊试验,针对使用SnAgCu和SnPb两种钎料对应的焊点进行了研究。结果表明,SnAgCu焊点的拉力明显高于SnPb焊点,说明SnAgCu对应焊点的抗拉强度更高。对焊点断口组织分析发现,SaAgCu焊点拉伸断裂方式为韧性断裂,而SnPb焊点的断裂方式兼有脆性断裂和韧性断裂的特征。运用非线性有限元模拟,针对焊点在温度循环载荷作用下的力学性能分析,发现SnAgCu焊点的应力应变以及非线性应变能明显小于SnPb焊点对应的数值。说明SnAgCu焊点的可靠性明显高于SnPb焊点。模拟结果和试验研究结果吻合,该研究为无铅钎料的进一步研究提供理论指导。     

Sn-Cu-Ni-Ce钎料对激光钎焊焊点力学性能的影响

采用Sn-Cu-Ni-Ce无铅钎料,研究了半导体激光软钎焊和红外再流焊方法对QFP48器件和0805矩形片状元件两种典型元器件的钎焊性能,针对使用不同成分钎料所得到的钎焊焊点,采用微焊点强度测试仪研究了其焊点力学性能的分布规律.结果表明,使用Sn-Cu-Ni-Ce钎料时,最佳激光输出电流显著高于Sn-Ag-Cu钎料或Sn-Pb钎料.Sn-Cu-Ni-Ce钎料成分相同时,半导体激光软钎焊得到的焊点力学性能显著优于红外再流焊焊点的力学性能;稀土元素Ce的加入能够改善Sn-Cu-Ni无铅钎料焊点的力学性能,Ce含量达到0.03%时,焊点的力学性能最佳.     

Development of a Binary Zn-Based Solder Alloy for Joining Wrought Magnesium Alloy AZ31B

In the present article, the wrought magnesium alloy AZ31B sheets were soldered by means of high-frequency induction heating device using a novel binary Zn-based solder alloy in argon gas shield condition. The interfacial microstructure, phase constitution, and fracture morphology of the soldered joint were studied. The microhardness and shear strength of the soldered joint were tested. The experimental results exhibit that α-Mg solid solution and γ-MgZn phase were formed in soldering region. Moreover, the β-Mg₇Zn₃ phase in the original Zn-based solder alloy disappeared completely after the soldering process due to the fierce alloying between the molten binary Zn-based solder alloy and the base metal AZ31B during soldering. Test results show that the shear strength of the soldered joint is 28 MPa. The fracture morphology of the soldered joint displays an intergranular fracture mode, and the crack originates from α-Mg + γ-MgZn eutectoid structure. The interaction between the molten Zn-based solder alloy and the base metal AZ31B leads the Zn-based solder alloy to be transformed into Mg-based soldering metal during soldering.