焊接基礎知識
焊接的概念及分類
焊接是利用加熱或加壓或兩者並用等手段,用或不用填充材料,使分離的兩部分金屬,借助於原子的擴散與結合作用,而形成原子間一種永久性連接的工藝方法。利用焊接的方法進行連接而形成的接點叫焊點。
按照焊接過程中金屬所處的狀態及工藝的特點,可以將焊接方法分為熔化焊、壓力焊和釺焊三大類。
1)熔化焊
熔化焊是一種利用局部加熱的方法將連接處的金屬加熱至熔化狀態而完成的焊接方法,熔化焊又叫熔焊。常見的氣焊、電弧焊、超聲波焊、等離子弧焊等都屬於熔化焊。
2)壓力焊
壓力焊是在焊接時不用焊料,利用焊接時施加一定壓力而完成焊接的方法,壓力焊又稱為壓焊。壓力焊有兩種形式:
(1)將被焊金屬接觸部分加熱至塑性狀態或局部熔化狀態,然後施加一定的壓力,以使金屬原子間相互結合形成牢固的焊接接頭,如鍛焊、氣壓焊等就是這種類型的壓力焊方法。
(2)不進行加熱,僅在被焊金屬接觸麵上施加足夠大的壓力,借助於壓力所引起的塑性變形,以使原子間相互接近而獲得牢固的壓擠接頭,如冷壓焊、爆炸焊等是這種類型的壓力焊方法。
3)釺焊
釺焊是采用比母材熔點低的金屬材料作釺料,在加熱溫度高於釺料低於母材熔點的情況下,利用液態釺料潤濕母材,填充接頭間隙,並與母材相互擴散實現連接焊件的方法。釺焊的焊料溫度低於母材溫度,焊接時焊料熔化母材不熔化,二者之間是物理結合。
釺焊按焊料熔點的不同,分為硬釺焊和軟釺焊。焊料熔點高於450℃的稱為硬釺焊,焊料熔點低於450℃的稱為軟釺焊。
釺焊的優點是容易保證焊件的尺寸精度,同時對於焊件母材的組織及性能的影響也比較小。釺焊的缺點是釺焊接頭的耐熱能力比較差,接頭強度比較低,釺焊時表麵清理及焊件裝配質量的要求比較高。
電子元器件的焊接為錫焊,錫焊屬於軟釺焊,它的焊料是釺錫合金,熔點較低,如共晶焊錫的熔點為183℃,所以在電子元器件的焊接工藝中得到廣泛應用。本章隻介紹錫焊方法。
錫焊機理
錫焊過程實際上是焊料、焊劑、焊件在焊接加熱的作用下,相互間所發生的物理—化學過程,不同金屬表麵相互浸潤、擴散,最後形成多組織的結合層。錫焊的機理可以用浸潤、擴散和界麵層的結晶與凝固三個過程來表述。
1)浸潤
所謂浸潤就是加熱後熔融的焊料沿著固體金屬的凹凸表麵與傷痕處產生毛細管力,形成的擴散,也叫潤濕。焊接質量的好壞取決於浸潤的程度,而浸潤的程度主要決定於焊件的清潔程度及焊料表麵張力。在焊料表麵張力小,焊件表麵無油汙,並塗有助焊劑的條件下,焊料的浸潤性能好。浸潤性能的好壞一般用潤濕角θ表示,潤濕角是指焊料外圓在焊件表麵交接點處的切線與焊件麵的夾角。當θ>90°為焊料不潤濕焊件;θ=90°為浸潤性能不良;θ