分段焊影响转轮焊接残余应力的试验分析

在利用平板试验得到分段焊的合理段长的基础上，对某水电站混流式水轮机转轮的焊接残余应力场进行了调控。结果表明，对于尺寸为500mm×500mm×16mm的平板来说，后焊的焊段可以起到降低先焊焊段的残余应力的作用，且在到后焊部分端部为50mm的范围内，降低效果最明显；分段焊可以降低叶片危险区域的残余拉应力峰值并产生残余压应力；当叶片出水边焊段的长度在40～90mm的范围内，残余应力的降低效果随着叶片出水边焊段长度的增加而减小。

局部加热法影响转轮焊接残余应力的试验分析

针对焊缝成形的特点,提出了改善叶片焊接残余应力分布状态的局部加热法,并在利用平板试验得到局部加热合理位置的基础上,利用局部加热法对某水电站转轮的焊接残余应力场进行了调控。结果表明,对于500 mm×500 mm×16 mm的平板,局部加热法降低残余应力效果最好的位置是在距加热区域边缘约60 mm处;局部加热法可以使叶片的危险区域产生残余压应力;从降低叶片出水边附近焊接残余应力的效果来看,热处理后进行局部加热的效果要优于热处理前进行的局部加热。

通孔再流焊接技术

通孔再流焊技术是将通孔元件结合到表面组装工艺的一种工艺方法,虽然存在不足之处,但是通过适当的工艺设计和工艺过程控制,通孔再流焊焊点质量与可靠性是可以与传统替代工艺相媲美的。

摆动焊接动态过程温度场数值模拟

通过对常用的摆动式焊接的温度场进行数值模拟,根据摆动式焊接的速度和方向变化的特点,在经典的双椭球热源模型的基础上建立了摆动电弧动态热源模型,采用大型商用MARC.MSC软件进行了三维温度场模拟,并采用热电偶进行测温,计算结果与试验结果相吻合。通过对摆动焊熔池的演变过程、温度曲线、峰值温度曲线进行了分析,研究发现,摆动式焊接与常规的无摆动焊的温度场特征不同,摆动焊的温度曲线在加热过程和冷却过程都有一个小波峰出现,熔池经历了多次加热冷却过程,并且熔池的峰值温度随横向摆动速度的增大而减小。

关于焊接塑性应变的计算与讨论

采用数值模拟的方法计算了平板熔焊对接接头的纵向塑性应变的分布和动态演变过程。就目前学者所提出的焊缝存在的拉伸塑性应变的观点与传统的残余压缩塑性应变理论所存在的分歧,对比了考虑熔化现象和不考虑熔化现象两种情况,分析了焊缝中心和热影响区焊接准稳态时纵向塑性应变的变化规律。结果表明,考虑熔化现象和不考虑熔化现象纵向塑性应变结果基本相同,在焊接加热过程中所产生的压缩塑性应变始终大于冷却过程中所产生的拉伸塑性应变,在考虑熔化现象的情况下,其热影响区也始终处于压缩塑性应变状态,只是在移动热源经过后,其压缩塑性应变值在冷却的过程中有所减小。

高频脉冲变极性焊接工艺性能研究

分析了高频脉冲电流对变极性焊接电弧特性、焊接工艺及焊缝性能的影响,试验结果表明,高频电流脉冲能够较大程度地压缩电弧等离子体、提高电弧轴向压力及电弧挺度,在相同焊接电流有效值的情况下,频率在5kHz以上的电流脉冲能将电弧力提高到普通变极性焊接的260%左右。同时高频脉冲电流能够提高变极性焊接的焊缝熔深,减小焊缝正面余高以及改善焊接效率。对于2219-T6时效强化铝合金而言,采用叠加10kHz高频脉冲变极性焊接工艺,焊缝抗拉强度在未经任何焊后热处理的情况下能够达到300MPa左右,相当于母材强度的67%。

高速列车底架焊接变形的超声波法应力分析

基于单轴应力下声弹性理论,针对现有临界折射纵波应力测量方法测试区域大的缺点,提出声程差方法,克服了应力分辨率和应力场分辨率的矛盾,在当前探头制造以及超声传播时间测量精度水平下,提高了应力场空间分辨率,能够更好地获得非均匀应力场的应力梯度;使用该方法对某型高速列车底架焊接变形进行了生产现场的应力测量;对比底架上变形合格与不合格部位的应力分布,并根据应力状况计算了变形超量,指出了导致变形的原因,为后期调修提供了可靠的依据.结果表明,该方法适用于生产现场的应力评估,对焊接结构质量监控有着重要意义.

随焊锤击防止薄板焊接热裂纹的工艺研究

针对焊接时薄板构件产生焊接热裂纹倾向大的缺点 ,从力学角度出发 ,采用随焊锤击的焊接新工艺 ,并利用试验和测试技术 ,来达到防止薄板焊接热裂纹的目的 ,开辟一条解决焊接热裂纹的新途径。讨论了随焊锤击防止热裂纹的基本原理 ,对比了常规焊条件下和随焊锤击工艺条件下 ,试件的裂纹率情况 ,试验结果表明

铝合金LB-RSW焊接中RSW温度场的数值模拟

使用Ansys软件进行了"激光束—电阻缝焊"(LB-RSW)中电阻缝焊(RSW)过程的热结构和热电的循环顺序分析,研究了缝焊电流、焊接速度和滚盘间距对铝板RSW温度场的影响.结果表明,铝板表面温度及滚盘前、后方的温度梯度随着缝焊电流的增加而升高或增大,温度的最高值与缝焊电流的平方近似成正比关系;铝板表面温度随着RSW速度的升高而降低,升降温速度随着焊接速度的增加而增大;铝板表面的最高温度随着滚盘间距的增加而降低,滚盘后方的温度梯度随着滚盘间距的增加而减小.模拟结果与热成像照片吻合良好,为预测激光与电阻热源复合最佳匹配位置和LB-RSW机理研究奠定了基础.

激光束—电阻缝焊(LB-RSW)复合焊接研究

基于提出的LB-RSW复合焊接方法的基本概念,研究了"激光束—电阻缝焊(LB-RSW)"复合焊接系统的结构形式和基本组成,自主研制了专用的多功能电阻缝焊机,并与Nd:YAG激光器和焊接机器人组成了LB-RSW焊接试验系统;工艺试验表明,LB-RSW比单独激光焊有更大的深/宽比和拉剪力,显著提高了激光对高反射率材料的加工能力和工程应用范围;进行了LB-RSW中RSW温度场和电流场的数值模拟和热成像测量。结果表明,数值模拟技术和红外热成像技术是研究复合焊接过程的有效手段。

航天电子产品焊点缺陷的热仿真与试验

推导了恒定激光脉冲激励作用下的焊点瞬态热平衡方程,及基于极限温差反问题识别的缺陷尺寸及热阻解析求解方法;通过建立空洞缺陷焊点数字化模型,对恒定激光脉冲激励过程进行了热分析仿真,得到了焊点温差、热阻及缺陷尺寸之间的演化规律;通过制备虚焊缺陷焊点试验样本,实施了不同温度参数组合下的热试验,并对热试验后的焊点缺陷演化情况进行红外测温分析.试验结果表明,热试验过程中的焊点缺陷演化机理具有与金属材料蠕变曲线相似的变化规律,缺陷尺寸呈现先增大、后减小及再增大的变化行为,有助于完善和补充焊点的热试验理论.

激光喷射钎料球键合焊点热循环试验研究

为研究激光喷射钎料球键合焊点的可靠性,用Sn3.0Ag0.5Cu钎料球对Au/Cu焊盘进行了激光喷射钎料键合试验,采用微强度测试仪、扫描电子显微镜、能谱分析仪研究了热循环条件对接头强度以及界面微观组织演变的影响.结果表明:采用激光喷射钎料键合技术焊盘表面Au层不能完全溶入钎料中,导致在界面处形成AuSn2+AuSn4多层金属间化合物结构;热循环处理可导致界面残余的Au层消失,并在原位附近形成以Au、Sn为主并固溶少Cu原子的反应层,引起整个反应层与Cu层的结合力下降.

软开关变换技术在弧焊逆变电源中的应用

软开关弧焊逆变电源采用零电压切换技术，可降低开关损耗，改善器件的运行环境。设计了ＦＢＺＶＳＰＷＭ变换器的谐振腔的参数并给出相关的电压和电流波形。

局部加热冷却法对水轮机转轮焊接残余应力场的影响

针对焊缝成形的特点,提出了改善叶片焊接残余应力分布状态的局部加热冷却法,并利用数值模拟技术研究了局部加热冷却法对转轮残余应力场的影响,得到了叶片危险区域的残余应力在局部加热过程中的变化情况以及转轮局部加热的优化方案。结果表明,采用局部加热冷却的方法可以有效地减小叶片危险区域的残余拉应力峰值。残余应力的降低效果与加热时间、加热温度以及加热面积成正比,并且焊接残余应力随加热距离的增加呈先降低后增大的趋势。

无铅化SMT质量检测技术

针对人工目检、自动光学检测(AOI)、在线电路检测(ICT)和X射线检测等SMT质量检测技术,详细论述了其无铅化、微小化后的使用以及相应的改进方法。分析表明,在实际SMT产品质量检测中,应根据不同应用方面、检测技术的优缺点和发现缺陷的能力,进行合理选择与有机组合,通过互补性测试覆盖全部产品范围,把产品缺陷降到最低程度。在保证产品质量的过程中,检测技术与分析和建模工具FMEA、成品率预测建模工具一起使用,可保证产品质量,充分利用资源并减少测试时间。

N_2保护对无铅波峰焊Sn-0.7Cu焊料的润湿性影响及其在焊接工艺中的应用

以Sn-0.7Cu焊料、免洗助焊剂为试验材料,采用SAT-5100可焊性测试仪对不同温度不同N2浓度条件下的润湿性进行测试。结果表明,实施N2保护大大改善焊料润湿性,分析润湿机理,阐明N2保护下润湿性改善的原因,指出N2保护的意义还在于拓宽生产工艺窗口,使得工艺参数可在更大范围内调整。

再流焊技术的新发展

主要针对SMT技术发生的巨大变化,对再流焊技术未来发展进行了简单的阐述。

D406A超高强度钢激光-TIG复合填丝焊接头组织与性能分析

采用激光-TIG填丝复合焊接6.6 mm厚的D406A超高强度钢,分两层进行焊接。优化工艺参数后,对焊接接头的宏观成型、显微组织特征、显微硬度、拉伸性能及冲击性能进行分析。结果表明,在优化的工艺参数范围内,焊缝成型良好,无裂纹等缺陷;接头宏观尺寸及显微组织具有非均匀性,电弧区焊缝熔宽是激光区的3.9倍;接头显微组织为尺寸不均匀的马氏体,回火区存在屈氏体,在板条马氏体内部存在高密度的位错,片状马氏体内部同时存在孪晶和位错;母材硬度最低,热影响区硬度最高,回火区存在软化,其硬度为母材的90%;拉伸试样断裂在回火区,抗拉强度为母材的93%;焊缝的冲击吸收能量为母材的76.2%,冲击韧性较低。

SMT产品质量检测技术

随着科学技术的发展，SMT面临两大挑战：电子产品的微小型化和组装材料的无铅化，这给产品质量检测技术带来了一定的影响。本文针对主要的检测手段ICT，AOI和X—ray检测，简单论述了各自的优缺点以及相应地改进措施。

基于PMAC的开放式弧焊机器人控制系统

针对V01弧焊机器人控制器结构封闭,不能进行离线编程和集成焊接传感器的缺点,设计了一种基于PMAC的开放式机器人控制器。文中给出了控制器分层的系统体系和结构化的功能单元组成的控制系统体系结构,根据该体系结构设计了机器人的伺服系统和控制器的硬件结构;采用面向对象技术和模块化的思想开发了系统的控制软件。