基于多场耦合仿真的T/R组件封装结构设计研究

对大尺寸收/发（Transmit/Receive, T/R）组件封装需求,提出基于铝合金材料体系的封装形式。选用6063铝合金作为壳体,4A11材料作为盖板,匹配FR4基板进行封装。以热–结构多场耦合边界条件为基础,利用有限元算法模拟焊接工艺过程,有效评估了焊接过程对壳体变形的影响。同时,创新性地设计了可伐–铜异质连接器结构以解决壳体与传统气密连接器焊接失效问题,200次温度冲击实验后未出现漏气及结构失效,验证了该材料体系及封装结构的可靠性。     

线性摩擦焊机夹具系统弹性变形对焊接过程的影响

线性摩擦焊机是研制高推比航空发动机整体叶盘的关键设备,其核心是产生往复运动的振动系统。在振动系统往复运动中,固定夹具系统在往复摩擦力的作用下,不可避免的产生弹性振动和机械位移。通过建立线性摩擦焊接过程的动力学理论模型,研究了固定夹具的弹性振动对线性摩擦焊机振动系统驱动力、机械功率及产热功率的影响。指出线性摩擦焊接过程中,夹具系统的刚性对于焊接过程有很大的影响。固定夹具系统的弹性变形降低了摩擦界面的产热功率。摩擦阻力对驱动系统输出功率及摩擦产热功率的影响存在转折点,摩擦阻力过大,驱动系统输出功率及摩擦产热功率反而会下降,因此必须保证线性摩擦焊机夹具系统的刚性。该研究为进行线性摩擦焊机的设计提供了理论依据。     

塑料的振动焊接

由瑞士日内瓦的Dupont塑料技术中心研究的振动焊接塑料,已用于水泵的壳体和桨叶、加热器阀、燃料泵、蒸气熨斗的水箱及发动机油箱的焊接。振动焊接就是把两个零件用一定压力压在一起,并用120赫的频率使其中一个零件沿接合面处振动,从而产生摩擦热,经2～3秒停止振动,并使两个零件保持在精确位置上,短时保压,待冷却后即焊接完毕。这样一个工作循环约5～8秒,其接合强度接近材料本身强度。振动形式可采用直线或回转方     

Al-50%Si合金封装壳体与LTCC基板的热匹配试验

对Al-50%Si合金封装壳体与LTCC基板进行了钎焊,测试了焊后以及温度冲击试验后壳体的平面度,并对LTCC基板焊接开裂和电信号通断进行了检测。热膨胀匹配性试验结果表明,Al-50%Si合金封装壳体与LTCC基板的热匹配性较好,在钎焊面积达到71 mm × 60 mm时未出现裂纹。Al-50%Si合金是一种具有广阔应用前景的封装材料。     

高功率蓝光半导体激光器巴条的封装技术研究

为实现高功率的蓝光半导体激光输出，对蓝光巴条的封装技术进行了研究。利用金锡硬焊料封装了高功率氮化镓（GaN）蓝光半导体激光巴条，应用铜钨过渡热沉作为缓冲层抑制了铜热沉和GaN激光芯片之间封装残余应力，采用高精度贴片机将芯片共晶键合在铜钨过渡热沉上。贴片质量的好坏直接影响了器件的输出特性，所以重点分析了贴片机的焊接温度焊接压力、焊接时间对器件的影响。实验结果表明：当贴片机的焊接温度为320℃、焊接压力为0.5 N、焊接时间为40 s时，焊料层界面空洞最少，热阻最低为0.565℃/W，阈值电流最低为4.9 A，在注入电流30 A时，输出光功率最高为32.21 W，最高光电转换效率达到了23.3%。因此，在优化焊接温度、焊接压力、焊接时间后，利用金锡硬焊料将蓝光半导体激光芯片共晶键合在铜钨过渡热沉的技术方案是实现蓝光半导体激光巴条高功率工作的有效途径。     

几种参数对复合材料圆柱壳体振动特性的影响

以纤维增强复合材料层合壳体结构为研究对象,采用有限元分析软件,对纤维增强复合材料壳体进行了研究,分析边界条件、纤维铺层角度、铺层数目和壳体几何参数对壳体结构振动特性的影响.通过分析发现,不同的边界条件、纤维铺层角度和铺层数目对壳体的振动特性影响很大;在自由-自由边界条件下,长径比和径厚比的变化对壳体频率影响较小;随着边界条件的变化,长径比和径厚比的变化对壳体频率的影响逐渐增大.     

T/R壳体的表面状态对铟锡润湿性的影响

铝硅封装材料具有低膨胀、高导热、轻质等特点,可作为微波T/R组件的封装壳体材料。然而,在铟锡低温焊接时却出现了焊料不铺展、起球等现象,妨碍了正常的生产。为此,文中对T/R壳体(表面镀镍金的铝硅壳体)的状态与铟锡焊料润湿性的关系进行了探讨。试验统计发现,铟锡焊料的不润湿表观上是因为接触角滞后,实际上是因为受到了T/R壳体表面粗糙度和镍镀层厚度的共同制约。     

椭球封头圆柱形爆炸容器振动特性研究

对椭球封头圆柱形爆炸容器在中心点爆炸状态下的 19次有效炮实验给予了介绍并对实验结果的壳体振动特性进行了分析。理论和实验分析表明 ,在封闭容器内爆炸冲击载荷具有明显的脉冲激励特征 ;容器壳体的振动频谱主要受前 10阶固有频率的影响 ;随着冲击载荷的增加 ,其壳体的主振频率将趋于相应壳体的呼吸频率 ,其应变增长具有减少的趋势 ;联接螺栓的振动模态主要受相应圆柱壳体和封头轴向振动模态的影响 ,并出现了在时域上其振动模态在圆柱壳振动模态和封头轴向振动模态间跳变的现象。     

车灯材料激光焊接研究

介绍目前车灯激光焊接常用的3种形式,研究车灯灯罩和壳体常用材料对不同波长激光的透过率和吸收率。利用正交试验,研究不同焊接参数对车灯灯罩和壳体焊接质量的影响。对样品进行了拉伸试验和断面分析。试验结果表明:激光功率对焊接效果的影响最大,其次是焊接压力,最后是焊接速度。运用极差法确定了最佳焊接参数,为生产时的参数设置以及质量管控提供了参考。     

微波组件用硅铝合金的激光封焊工艺研究

对微波组件用硅铝合金的激光封焊工艺开展研究,分析了焊接工艺参数对焊缝组织形貌的影响,并结合有限元仿真,分析了焊接面结构对焊接热裂纹的影响。结果表明:激光峰值功率和脉宽对焊缝形貌和熔深有显著影响;焊接热应力集中在壳体一侧,当焊缝中心距离壳体边缘较远时,容易产生焊接热裂纹。通过对焊接参数的优化和焊接面结构的改进,获得了封装体积大于10 cm³的微波组件,气密性稳定在10^-9 Pa·m³/s量级水平,满足GJB 360方法112中条件C的要求。     

基于传递路径改进的车用电池包减振降噪

针对车用电池包内由继电器振动所引发的噪声问题,首先,通过电池包的声振试验并结合频率响应函数和电池包壳体振动频谱特性的分析,找出了电池包的噪声源;其次,基于继电器振动的传递路径改进设计了一款低刚度隔振垫,用于过滤继电器中的低频振动,从而实现电池包的降噪。结果表明：电池包内继电器的振动主要是由刚性连接的螺栓直接传递给继电器附近的电池包壳体,从而引发壳体共振并向外辐射噪声;所设计的隔振垫可很好地过滤继电器中低频的振动且达到了较好的降噪效果;在电池包上盖板打开的状态下,总声压级下降了约6dB;在电池包上盖板密封的状态下,总声压级降低了将近11dB。     

Parasitic vibration attenuation in ultrasonic welding of battery tabs

Lithium-ion battery cells of pouch type for battery electric vehicles are often joined by ultrasonic welding. High-frequency vibration generated by the piezoelectric transducer of the welder creates solid-state bonds between the workpieces via interfacial frictional heat. This vibration, however, can cause parasitic vibration of the entire system that is harmful to the structure (such as destroying existing welds). In this study, a modulation of input waveforms of the ultrasonic welder is proposed to reduce such parasitic vibration. A series of vibration models are analyzed: (a) a discrete model of single-degree-of-freedom (SDOF) mass–spring–damper system to understand rigid body dynamics, (b) a continuous model of multi-degree-of-freedom (MDOF) cantilever beam to study an elastic body system, and (c) a battery welding system to study a complex real-world application. Analyses indicate that the waveform modulation (including 180°-phase shift, pause, amplitude stepping, and frequency modulation) can reduce parasitic vibration while improving or maintaining the quality of the weld that is being ultrasonically made.     

铜-钢异种金属材料的焊接工艺

分析了某型塔类压力容器铜—钢复合板简体与紫铜接管组焊的可焊性和容易出现的焊接技术问题及产生的焊接缺陷，并介绍了防止焊接缺陷产生的工艺措施及焊接生产该结构的工艺方法。通过合理地选择焊接材料、焊接方法、加工方案等措施来解决此类铜—钢异种金属材料压力容器结构的焊接及提高焊缝强度、密封性、耐腐蚀性能和焊缝焊接质量等一系列问题的工艺方法。     

工艺参数对镁钛异质金属超声波点焊接头拉伸性能及疲劳性能的影响

镁、钛等轻合金在工业上的广泛应用离不开其异质结构件的连接,作为应用较为广泛的固相焊技术,超声波点焊技术是实现高强度连接的有效途径之一。对镁钛异质金属进行超声波焊接,研究焊接参数对接头拉伸性能及疲劳性能的影响规律,用极差分析法和方差分析法研究焊接参数及参数间交互作用的影响权重,通过疲劳试验结果和Paris模型分析焊接参数对接头疲劳性能的影响。研究结果表明：在镁钛超声波焊接接头拉伸性能中,焊接压力是最显著影响因素,其次是焊接时间和焊接振幅,另外焊接时间与焊接振幅之间的交互作用对性能也有显著的影响。疲劳性能中,接头在不同的循环次数下失效模式不同,通过微观分析研究界面断裂机制,当接头达到高强度连接时,过高的焊接参数会导致镁板厚度降低,从而显著降低焊件的疲劳性能,其中焊接压力影响最为显著。     

激光焊接技术在电子封装中的应用及发展

为推动激光焊接技术在行业中的普及应用,文中简要介绍了激光焊接技术的特点,总结了激光焊接技术在电子封装领域（如电池制造、微波组件封装等）中的研究和应用现状,介绍了激光焊接数值模拟方面的进展,并指出了YAG激光焊接技术目前存在的问题及未来的发展趋势。研究表明,激光焊接已成为目前电子封装行业中最受欢迎的焊接技术之一,而且随着激光焊接系统的发展,激光焊接技术将具有更加广阔的应用前景。     

激光焊接机的优化设计与运动仿真

针对动力电池外壳的激光密封焊接技术,设计了激光焊接机的结构方案,采用X/Y轴直线电动机模组、Z轴线性模组,完成了电池壳四条边及其圆角的一次性焊接。利用UG对整机进行了运动仿真分析,采用ANSYS Workbench软件,完成了立柱和横梁的优化设计。对提高动力电池的焊接质量和效率具有重要作用。     

高频微振条件下激光焊接组织研究

为了研究振动工艺在激光焊接方面的应用,选用工业纯铁为研究对象,进行不同激光焊接参数与振动频率下的高频微振光纤激光焊接,达到优化接头成形,提高焊接质量的目的。利用超景深显微镜观察焊接接头宏观形貌,利用扫描电镜分析接头微观组织,利用显微硬度计测量焊接接头显微硬度分布。结果表明:在高频微振激光焊接中,施加振动可增加焊接接头熔深。焊缝晶粒细化,表现为振动频率越快,晶粒越细小。振动加速度可以作为振幅的替代参量;当振动频率与材料本身固有振动频率相近时,振动加速度越大,晶粒细化作用不明显。当激光功率为3 000 W、离焦量为-10 mm、焊接速度为1.2 m/min、振动频率为118 Hz、振动加速度为36.1 m/s~2时,焊接接头的整体平均显微硬度由无振动条件下的273.3 HV降低到244.6 HV,且组织晶粒细化最明显。     

连退机组焊接质量影响模型及其影响因素的研究

针对连退机组焊机焊接带钢过程中焊接参数无法完成优化配置、技术人员无法定量分析焊接质量的问题,考虑连退机组焊机的设备与工艺特点,在分析焊接质量综合影响模型的基础上,选择典型规格带钢,对碾压轮压力、焊机压力、焊接电流、搭接量、焊接速度等影响焊接质量的因素进行了定量分析。通过调整上述因素,使焊接质量综合目标函数值控制在一定范围内,进而获得焊接参数的浮动范围,并根据最优焊接工艺参数进行现场验证,满足了工厂带钢焊接质量需求。同时,将该连退机组焊接质量综合影响模型应用于国内某连退机组焊机实践生产,开发了相应软件,提高了机组的带钢生产效率与成品带钢的焊接质量预报精度。     

液压支架大流量安全阀冲击特性影响因素仿真分析

随着我国煤炭资源开采强度、深度的增加,液压支架受到冲击地压的强度和频率大大增强.提高大流量安全阀的冲击特性是应对冲击地压的重要手段,为研究大流量安全阀冲击特性的影响因素,建立了FATA1000安全阀数学模型,通过AMESim软件搭建冲击特性仿真模型,对其弹簧刚度、阀芯质量、溢流孔数量和直径等影响因素仿真分析.结果 表明...