淺談剝線長度對焊點(diǎn)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響

摘 要 手工焊接連接技術(shù)是電裝互聯(lián)技術(shù)中一種應(yīng)用較早、相對成熟的端接技術(shù)，當(dāng)前焊接式連接器應(yīng)用廣泛，而焊點(diǎn)的可靠性則是焊接式連接器性能保障的關(guān)鍵點(diǎn)。焊點(diǎn)的可靠性取決于多個(gè)方面，針對剝線長度這一可控因素對焊點(diǎn)進(jìn)行抗拉強(qiáng)度探究試驗(yàn)，可得出其對焊杯型焊點(diǎn)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響規(guī)律，從而可更好地進(jìn)行參數(shù)控制以提高焊點(diǎn)的可靠性。

關(guān)鍵詞 焊接式連接器;剝線長度;焊料;直徑比例

引言

根據(jù)焊接過程中加熱程度和工藝特點(diǎn)的不同，常用的焊接工藝方法主要分為三大類，分別為熔焊、壓焊和釬焊。釬焊為采用熔點(diǎn)低于母材的釬料熔化后將焊件連接在一起的一種焊接技術(shù)，釬料與被焊金屬發(fā)生相互擴(kuò)散，凝固后形成可靠連接。在航天航空及電子行業(yè)中軟釬焊應(yīng)用廣泛，針對軟釬焊中剝線長度對焊點(diǎn)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響可得到其影響規(guī)律并服務(wù)于生產(chǎn)應(yīng)用。

1釬焊機(jī)理

焊接的微觀機(jī)理非常復(fù)雜，涉及物理、化學(xué)、材料學(xué)、電學(xué)等相關(guān)知識。焊接時(shí)將釬料、被焊金屬同時(shí)加熱到最佳溫度，依靠熔融焊料填滿被焊金屬間隙并與之形成金屬合金結(jié)合層，從微觀角度分析，焊接接頭的形成包括潤濕、擴(kuò)散兩個(gè)過程，其中潤濕為焊接創(chuàng)造條件，擴(kuò)散獲得牢固接頭。

2影響焊接質(zhì)量的因素[1]

2.1 焊件的可焊性

錫鉛焊料，除了與含有大量鉻和鋁的合金材料等不易互溶外，與其他金屬材料大都可以互溶。一般銅及其合金，金，銀，鋅，鎳等具有較好可焊性，而鋁，不銹鋼，鑄鐵等可焊性很差，一般需采用特殊焊劑及方法才能錫焊。為提高可焊性一般采用表面鍍錫或鍍銀等措施。

2.2 焊接部位和焊點(diǎn)的清潔程度

當(dāng)焊料或母材表面存在氧化層或污染時(shí)，焊接時(shí)金屬原子的自由擴(kuò)散就會受到阻礙，從而不會產(chǎn)生潤濕而導(dǎo)致虛焊。

2.3 焊接溫度和時(shí)間

對于共晶錫釬焊料常用焊接溫度為300±10℃，完成焊接的潤濕、擴(kuò)散兩過程需要一定時(shí)間，通常情況下為2～3s，1s僅完成潤濕和擴(kuò)散兩個(gè)過程的35%，較大體積的工件應(yīng)稍有延長。

3剝線長度對焊點(diǎn)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度影響的試驗(yàn)驗(yàn)證

3.1 試驗(yàn)方法[2]

保證焊料、焊杯等可控條件一致，將剝線長度作為唯一變量（包含0.5mm＼1mm＼2mm＼3mm＼4mm），通過試驗(yàn)焊點(diǎn)軸向（即焊杯出線方向）和縱向（即垂直于出線方向的焊料覆蓋一側(cè)）的抗拉力來探究剝線長度對焊點(diǎn)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響。

3.2 試驗(yàn)用料

（1）焊料：S-Sn63PbA;

（2）導(dǎo)線：AFR-250*0.1/AFR-250*0.12/AFR-250*0.15/AFR-250*0.2/AFR-250*0.3/AFR-250*0.35/AFR-250*1.0鍍銀銅線;

（3）連接器：焊接式連接器（銅鍍金焊杯）。

3.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

（1）AFR-250*0.1mm2/AFR-250*0.12mm2/AFR-250*0.15mm2/AFR-250*0.2mm2導(dǎo)線

剝線長度為0.5mm時(shí)，焊點(diǎn)軸向抗拉力即可達(dá)到峰值，但縱向受力均會被撕開，當(dāng)剝線長度達(dá)到2mm及以上時(shí)焊點(diǎn)縱向受力則不會發(fā)生撕裂，且數(shù)據(jù)波動(dòng)情況與剝線長度增加后基本一致，故針對AFR-250*0.1mm2、AFR-250*0.12mm2、AFR-250*0.15mm2、AFR-250*0.2mm2四種規(guī)格導(dǎo)線最低剝線長度為2mm。

（2）AFR-250*0.3mm2導(dǎo)線

剝線長度為0.5mm時(shí)，焊點(diǎn)軸向抗拉力即可達(dá)到峰值，當(dāng)剝線長度達(dá)到4mm時(shí)焊點(diǎn)縱向受力均沒有被撕裂，且數(shù)據(jù)波動(dòng)很小，故針對AFR-250*0.3mm2導(dǎo)線最低剝線長度為4mm。

（3）AFR-250*0.35mm2導(dǎo)線

剝線長度為0.5mm時(shí)，焊點(diǎn)軸向抗拉力即可達(dá)到峰值，剝線長度不大于4mm時(shí)，焊點(diǎn)縱向受力均會出現(xiàn)撕裂現(xiàn)象且數(shù)據(jù)波動(dòng)較大，表明0.35mm2規(guī)格導(dǎo)線焊杯焊接時(shí)焊點(diǎn)縱向抗拉強(qiáng)度已無法滿足要求，結(jié)合焊點(diǎn)撕裂情況及抗拉力數(shù)據(jù)可認(rèn)為AFR-250*0.35mm2導(dǎo)線剝線長度最短應(yīng)為4mm，且應(yīng)采取工藝措施對焊點(diǎn)進(jìn)行加固或防護(hù)。

（4）AFR-250*1.0mm2導(dǎo)線

剝線長度為1mm時(shí)，焊點(diǎn)軸向抗拉力即可達(dá)到峰值，剝線長度不大于4mm時(shí)，焊點(diǎn)縱向受力均會被撕裂，表明1.0mm2規(guī)格導(dǎo)線焊杯焊接時(shí)焊點(diǎn)縱向抗拉強(qiáng)度已無法滿足要求，且由于導(dǎo)線的硬度相對較大，試驗(yàn)時(shí)存在較大杠桿力，導(dǎo)線還未拉直焊點(diǎn)就會出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，結(jié)合抗拉力數(shù)據(jù)變化可認(rèn)為采用AFR-250*1.0mm2規(guī)格導(dǎo)線進(jìn)行焊杯焊接時(shí)剝線長度應(yīng)不小于4mm，且必須采取工藝措施對焊點(diǎn)進(jìn)行加固或防護(hù)。

3.4 試驗(yàn)結(jié)論

綜上，可得出試驗(yàn)結(jié)論為：

（1）0.2mm2及以下規(guī)格的導(dǎo)線進(jìn)行焊杯焊接時(shí)最低剝線長度為2mm;

（2）0.3mm2及以上規(guī)格導(dǎo)線進(jìn)行焊杯焊接時(shí)最低剝線長度為4mm;

（3）0.35mm2及以上規(guī)格導(dǎo)線進(jìn)行焊杯焊接時(shí)應(yīng)采取一定工藝措施對焊點(diǎn)進(jìn)行加固或防護(hù)，避免焊點(diǎn)縱向受力過大;

（4）1.0mm2及以上規(guī)格導(dǎo)線進(jìn)行焊杯焊接時(shí)由于導(dǎo)線硬度相對較高，導(dǎo)線受力時(shí)容易對焊點(diǎn)形成較大杠桿力而造成焊點(diǎn)開裂，因此在選用時(shí)需考慮導(dǎo)線出線角度問題并采取相應(yīng)工藝措施進(jìn)行避免。

3.5 試驗(yàn)總結(jié)

通過上述試驗(yàn)結(jié)果分析以及試驗(yàn)過程中的觀察可知，剝線長度（即焊點(diǎn)內(nèi)芯線長度）對焊點(diǎn)的抗拉強(qiáng)度影響較大，在決定是否選用焊接型端接方式時(shí)可根據(jù)產(chǎn)品機(jī)械性能要求結(jié)合選用物料在可實(shí)現(xiàn)條件下所能達(dá)到的性能最佳狀態(tài)進(jìn)行比對來作為參考依據(jù)或改進(jìn)方向。本次試驗(yàn)中得到的試驗(yàn)結(jié)果可作為焊杯類焊點(diǎn)剝線長度確定的參考依據(jù)。

4結(jié)束語

本文通過探究剝線長度對焊點(diǎn)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響，得到了常用導(dǎo)線的焊接剝線長度參照值，為制定焊杯類焊點(diǎn)的剝線參數(shù)做出了初步探索，但由于試驗(yàn)條件及其他變量控制程度有限，難免會存在一定的誤差，生產(chǎn)應(yīng)用過程中應(yīng)根據(jù)自身產(chǎn)品特殊性進(jìn)行進(jìn)一步的探究摸索。

參考文獻(xiàn)

[1] 國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.錫鉛焊料.GB/T3131-2001[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2001.

[2] 國家國防科技工業(yè)局.航天電子電氣產(chǎn)品手工焊接工藝技術(shù)要求.QJ3117A-2011[S].北京：中國航天標(biāo)準(zhǔn)化研究所，2011.

作者簡介

凡龍（1994-），男，河北省唐山市人;畢業(yè)院校：北華航天工業(yè)學(xué)院，學(xué)歷：本科，職稱：助理工程師，現(xiàn)就職單位：蘇州華旃航天電器有限公司，研究方向：手工釬焊。