焊接种类-修改后课件

焊接技术讲解

-IM制造3课焊接的定义：利用加热或加压或二者并用的方法，将两种或两种以上的同种或异种材料，通过原子或分子之间的结合和扩散连接成一体的工艺过程。

焊接在现代工业生产中具有十分重要地作用，在制造大型结构或复杂地机器部件时，更显优越，因为它可以用化大为小，化复杂为简单地方法准备坯料，然后用逐次装配焊接地方法拼小成大，这是其他工艺方法难以做到的。焊接的定义焊接的概述19世纪末之前，唯一的焊接工艺是铁匠沿用了数百年的金属锻焊。最早的现代焊接技术出现在19世纪末，先是弧焊和氧燃气焊，稍后出现了电阻焊。20世纪早期，第一次世界大战和第二次世界大战中对军用设备的需求量很大，与之相应的廉价可靠的金属连接工艺受到重视，进而促进了焊接技术的发展。战后，先后出现了几种现代焊接技术，包括目前最流行的手工电弧焊、以及诸如熔化极气体保护电弧焊、埋弧焊(潜弧焊)、药芯焊丝电弧焊和电渣焊这样的自动或半自动焊接技术。20世纪下半叶，焊接技术的发展日新月异，激光焊接和电子束焊接被开发出来。今天，焊接机器人在工业生产中得到了广泛的应用。研究人员仍在深入研究焊接的本质，继续开发新的焊接方法，并进一步提高焊接质量。

最早的焊接技术：锻焊金属加温后用锤子击打,使焊接在一起最先进的焊接技术：焊接机器人七：搅拌摩擦焊英文名：

FrictionStirWelding简称：

FSW主要运用：航空、航天、船舶、列车、汽车、电子、电力等工业领域中八：焊接机器人英文名：JoinTingAndroid简称：

JTA主要运用：从事各行各业焊接的工业机器人五：激光焊英文名：

LaserBeamWelding简称：

LBW主要运用：适于实现自动化各行业焊接种类IM使用的焊接技术有：热压焊超声波焊金丝焊热压焊定义英文名称：hotpressurewelding;简称：HPW加热并加压到足以使工件产生宏观变形的一种固态焊。不是所谓的“焊接”，而应是“固体结合”。原理虽然和电阻焊接相同，但应是由于热压接，软化了被膜导线，由于被膜部分被氧化的芯线和端子部分结合的电气导通为目的的端末处理方法。什么叫热压焊（ｆｕｓｉｎｇ）ｆｕｓｅ熔融结合热压焊的条件

热压焊并不像电阻焊一样利用工件（母材）间的电阻发热将工件结合，而是将电极的电阻发热传导到端子利用其热和加压力进行热压。是用热保证了导线的被膜剥离，用端子的铆接力确保了强度的热铆接。如果是被“焊接”的话，端子自身在最初的时候就已经溶化了话，就进行的不好。因此，还是受电流值、通电时间、加压力的设定条件左右的。②．狭缝型‥‥‥整流器等的沟槽内将导线压入进行压焊。加圧前加圧加圧後1热压焊的原理电流流通开始只在端子流出电流此时，由于电极发生的电阻发热和加压力，使导线的被膜被剥离，芯线露出然后，电流经过端子→芯线→端子的顺序流动，端子和芯线被热压焊接上热压焊的原理热压焊的优缺点现状IM使用的焊接技术为：热压焊+超声波焊（运用设备:SBB)

热压焊（运用设备：FCB.ACF)热压焊接的优点：1.容易实现自动化生产2.低成本，节省材料3.广泛应用，可结合其它焊接技术，是重要的焊接工艺之一热压焊的缺点：1.焊接材料厚度，形状，接头形式或受到一定程度一定程度限制2.易氧化3.易受热不均匀超声波焊接全过程两个热塑性元件接合面被放置在一起，放置在固定治具中钛或铝合金制作的焊头接触于上面的塑料件施加可控压力于焊头上，使两个零件夹紧在一起焊头垂直振动。对于预先设定的时间称之为焊接时间。通过详细的结构设计，能够将高频振动传递到两工件的结合面。保压时间，就是在施加了夹紧力并让塑料件熔化后冷却并固化而预先设置的时间。一旦塑料件固化了，那么夹紧力就可以去除，焊头也可以撤回。两个工件被结合在一起，作为整体从固定治具中取出。超声焊工艺流程的原理超声焊优缺点1.节能环保2.无需装备散烟散热的通风装置3.成本低,效率高4.容易实现自动化生产5.焊接强度高，粘接牢固6.焊点美观，可实现无缝焊接，防潮防水，气密性好超声波焊接的优点：超声波焊接的缺点：1.对于工件的材料有限制2.功率不大，限制了熔接的面积3.超声波焊接是破坏性的焊接，不可以重工4.超声波对于人的听力有伤害，应做好安全措施SBB键合技术=超声波焊+热压焊引线连接法（WB）定义：通过热压、钎焊等方法将芯片中各金属化端子与封装基板相应引脚焊盘之间的键合连接。特点：适用于几乎所有的半导体集成电路元件，操作方便，封装密度高，但引线长，测试性差。引线连接技术超声键合法热压键合法热超声键合法引线芯片布线板布线端子金丝焊案例讲解-WB三种引线连接方法对比特性热压键合法超声键合法热超声键合法可用的丝质及直径Au丝φ15～φ100umAu丝，Al丝Φ10～φ500umAu丝Φ15～φ100um键合丝的切断方法高电压（电弧）拉断拉断(超声压头)拉断(送丝压头)高电压(电弧)高电压（电弧）拉断优点键合牢固，强度高；在略粗糙的表面上也能键合；键合工艺简单无需加热；对表面洁净度不十分敏感；与热压键合法相比，可以在较低温度、较低压力下实现键合缺点对表面清洁度很敏感；应注意温度对元件的影响对表面粗糙度敏感；工艺控制复杂需要加热；与热压法相比工艺控制要复杂些其他适用于单片式LSI最适合采用Al丝适用于多芯片LSI的内部布线连接WB焊接种类COB使用此方法溫度溫度金球二氧化矽層矽層純鋁玻璃層水氣及雜質氧化鋁壓力(FORCE)振盪(POWER)金球與鋁墊的銲接模式金线BONDING(固態銲接)的四大基本要素:

要如何才能得到最佳的銲接，主要要素如下

A.壓力。(BONDFORCE)B.振盪功率。(BONDPOWER)C.銲接時間。(BONDTIME)D.銲接溫度。(TEMPERATURE)WB焊接模式压头上升压头下降，焊球被锁定在端部中央压头高速运动到第二键合点，形成弧形在压力、温度的作用下形成连接WB工艺原理-第一键合点形成1234第一键合点的形状WB工艺原理-第一键合点的形状在压力、温度作用下形成第二点连接压头上升至一定位置，送出尾丝引燃电弧，形成焊球进入下一键合循环夹住引线，拉断尾丝5678WB工艺原理-第二键合点的形成金丝焊优缺点金丝焊的优点：1.与热压键合法相比，可以在较低温度、较低压力下实现键合金丝焊的缺点：需要加热；与热压法相比工艺控制要复杂些现状COB使用的焊接技术为：金线焊（运用设备:DB+WB)电子束焊的定义电子束焊电子束焊是利用加速和聚焦的电子束轰击置于真空或非真空中的焊件所产生的

热能进行焊接的方法。1954年法国J.A.Stohr博士成功焊接了核反应堆燃料包壳，标志电子束焊接金属获得成功；电子束焊接技术起源于德国，1948年前西德物理学家K.H.Steigerwald首次提出用电子束焊接的设想；电子束的发现迄今已有100多年的历史；1957年11月，在法国巴黎召开的国际原子能燃料元件技术大会上公布了该技术，电子束焊接被确认为一种新的焊接方法；1958年开始，美国、英国、日本及前苏联开始进行电子束焊接方面的研究；电子束焊特点电子束焊接因具有不用焊条、不易氧化、工艺重复性好及热变形量小的优点而广泛应用于航空航天、原子能、国防及军工、汽车和电气电工仪表等众多行业。电子束焊接的基本原理是电子枪中的阴极由于直接或间接加热而发射电子，该电子在高压静电场的加速下再通过电磁场的聚焦就可以形成能量密度极高的电子束，用此电子束去轰击工件，巨大的动能转化为热能，使焊接处工件熔化，形成熔池，从而实现对工件的焊接。

真空电子束焊的特点：

1、在真空中进行焊接，焊缝纯净、光洁，呈镜面，无氧化等缺陷。

2、电子束能量密度高达108瓦/厘米2，能把焊件金属迅速加热到很高温度，因而能熔化任何难熔金属与合金。熔深大、焊速快，热影响区极小，因此对接头性能影响小，接头基本无变形。电子束是从电子枪中产生的。通常电子是以热发射或场致发射的方式从发射体(阴极)逸出。在25-300kV加速电压的作用下，电子被加速到0.3-0.7倍的光速，具有一定的动能，经电子枪中静电透镜和电磁透镜的作用，电子会聚成功率密度很高的电子束。

这种电子束撞击到工件表面，电子的动能就转变为热能，使金属迅速熔化和燕发。在高压金属蒸汽的作用下熔化的金属被排开，电子束就能继续撞击深处的固态金属，很快在被焊工件上“钻’出一个锁形小孔(图19-2)。小孔的周围被液态金属包围。防着电子束与工件的相对移动，液态全属沿小孔周圈流向熔池后部，逐渐冷却、凝团形成了焊缝。也就是说，电子束焊过程中的焊接熔他始终存在一个“匙孔”。“匙孔“的存在.从根本上改变了焊接熔池的传质、传热规律，由一般熔焊方法的热导娜转变为穿孔焊，这是包括激光焊、等离子焊在内的高能束流焊接的共同特点。

电子束传送到焊接接头的热量和其熔化金属的效果与束流强度、加速电压、焊接速度、电子束斑点质量以及被焊材料的性能等因素有密切的关系。

电子束焊工作原理电子束焊优缺点1.加热功率密度大。焊接用电子束电流为几十到几百毫安，最大可达l000mA以上；加速电压为几十到几百千伏；故电子束功率从几十千瓦到100kw以上，而电子束焦点直径小于1mm。故电子束焦点处的功率密度可达103~105Kw/cm2，比普通电弧功率密度高100—1000倍。2.焊缝深宽比(H/B)大。通常电弧焊的深宽比很难超过2，电子束焊的深度比在50以上。电子束焊比电弧焊可节约大量填充金属和电能，可实现高深宽比的焊接，深宽比达60：1，可依次焊透0.1~300mm厚度的不锈钢板。3.焊接速度快，焊缝热物理性能好。焊接速度快，能量集中、熔化和凝固过程快．热影响区小，焊接变形小。对精加工的工件可用作最后的连接工序，焊后工件仍能保持足够的精度。能避免晶粒长大，使焊接接头性能改善，高温作用时间短，合金元素烧损少，焊缝抗蚀性好。4.焊缝纯度高。真空电子束焊的真空度一般为5×10-4Pa，适合焊接钛及钛合金等活性材料。5.焊接工艺参数调节范围广，适应性强。电子束焊接的工艺参数可独立地在很宽的范围内调节，控制灵活，适应性强，再现性好，而且电子束焊焊接参数易于实现机械化、自动化控制，提高了产品质量的稳定性。6.可焊材料多。不仅能焊金属和异种金属材料的接头,也可焊接非金属材料,如陶瓷、石英玻璃等。1.空间限制：需要高真空环境以防止电子散射，设备复杂，焊件尺寸和形状受到真空室的限制2.抽真空的劣性：由于真空室的存在，抽真空成为影响循环时间的主要障碍

3.有磁偏移：由于电子带电，会受磁场偏转影响，故要求电子束焊工件焊前去磁处理；

4.X射线问题：X射线在高压下特别强，需对操作人员实施保护；5.对工件装配质量要求严格，同时工件表面清洁的要求也较高。优点缺点激光焊的定义激光焊接以

可聚焦的激光束作为焊接能源。当高强度激光照射在被焊材料表面上时，部分光能将被材料吸收而转变成热能，使材料熔化，从而达到焊接的目的。激光焊焊特点激光焊工作原理激光焊优缺点

激光焊接的主要优点

（1）可将入热量降到最低的需要量，热影响区金相变化范围小，且因热传导所导致的变形亦最低；

（2）降低厚板焊接所需的时间甚至可省掉填料金属的使用；

（3）不需使用电极，没有电极污染或受损的顾虑。且因不属于接触式焊接制程，机具的耗损及变形接可降至最低；

（4）激光束易于聚焦、对准及受光学仪器所导引，可放置在离工件适当之距离，且可在工件周围的机具或障碍间再导引，其他焊接法则因受到上述的空间限制而无法发挥；

（5）工件可放置在封闭的空间（经抽真空或内部气体环境在控制下）；

（6）激光束可聚焦在很小的区域，可焊接小型且间隔相近的部件；

（7）可焊材质种类范围大，亦可相互接合各种异质材料；

（8）易于以自动化进行高速焊接，亦可以数位或电脑控制；

（9）焊接薄材或细径线材时，不会像电弧焊接般易有回熔的困扰；

（10）不受磁场所影响（电弧焊接及电子束焊接则容易），能精确的对准焊件；

（11）可焊接不同物性（如不同电阻）的两种金属；

（12）不需真空，亦不需做X射线防护；

（13）若以穿孔式焊接，焊道深一宽比可达10:1；

（14）可以切换装置将激光束传送至多个工作站。

激光焊接的主要缺点

（1）焊件位置需非常精确，务必在激光束的聚焦范围内；

（2）焊件需使用夹治具时，必须确保焊件的最终位置需与激光束将冲击的焊点对准；

（3）最大可焊厚度受到限制渗透厚度远超过19mm的工件，生产线上不适合使用激光焊接；

（4）高反射性及高导热性材料如铝、铜及其合金等，焊接性会受激光所改变；

（5）能量转换效率太低，通常低于10%；

（6）焊道快速凝固，可能有气孔及脆化的顾虑；

（7）设备昂贵。搅拌摩擦焊的定义摩擦焊是利用工件端面相互运动、相互摩擦所产生的热，使端部达到热塑性状态，然后迅速顶锻，完成焊接的一种方法。摩擦焊可以方便地连接同种或异种材料，包括金属、部分金属基复合材料、陶瓷及塑料。摩擦焊方法在制造业中已应用40多年了，由于其生产率高、质量好获得了广泛的工程应用，但焊接的对象主要是回转形零件，虽然也有其它形式的摩擦焊技术出现，以克服被焊工件几何形状的限制或提高生产率，如相位摩擦焊、径向摩擦焊、线性摩擦焊等，但实际应用很少。最近还出现了摩擦堆焊，在工件上形成特殊性能的表面层。

搅拌摩擦焊的英文是FrictionStirWelding

缩写为FSW，于1991年由英国焊接研究所（TWI）发明的。它是利用间接摩擦热实现板材的连接。这种方法打破了原来摩擦焊只限于圆形断面材料焊接的概念，是上个世纪末本世纪初最新的铝及其合金的焊接技术。自从搅拌摩擦焊发明以来，搅拌摩擦焊技术在世界各国突然兴起，得到广泛的关注和深入的研究，并向生产适用化发展，特别是针对铝合金材料，世界范围的研究机构、学校以及大公司都对此进行了深入细致的研究和应用开发，并且在诸多制造工业领域得到了成功应用搅拌摩擦焊特点焊接过程中也不需要其它焊接消耗材料，如焊条、焊丝、焊剂及保护气体等。唯一消耗的是焊接搅拌头。同时，由于搅拌摩擦焊接时的温度相对较低，因此焊接后结构的残余应力或变形也较熔化焊小得多。特别是Al合金薄板熔化焊接时，结构的平面外变形是非常明显的，无论是采用无变形焊接技术还是焊后冷、热校形技术，都是很麻烦的，而且增加了结构的制造成本。搅拌摩擦焊主要是用在熔化温度较低的有色金属，如Al、cu等合金。这和搅拌头的材料选择及搅拌头的工作寿命有关。当然，这也和有色金属熔化焊接相对困难有关，迫使人们在有色金属焊接时寻找非熔化的焊接方法。对于延性好、容易发生塑性变形的黑色材料，经辅助加热或利用其超塑性，也有可能实现搅拌摩擦焊，但这就要看熔化焊和搅拌摩擦焊哪个技术经济指标更合理来决定。搅拌摩擦焊在有色金属的连接中已获得成功的应用，但由于焊接方法特点的限制，仅限于结构简单的构件，如平直的结构或圆筒形结构的焊接，而且在焊接过程中工件要有良好的支撑或村垫。原则上，搅拌摩擦焊可进行多种位置焊接，如平焊，立焊，仰焊和俯焊；可完成多种形式的焊接接头，如对接、角接和搭接接头，甚至厚度变化的结构和多层材料的连接，也可进行异种金属材料的焊接。另外，搅拌摩擦焊作为一种固相焊接方法，焊接前及焊接过程中对环境的污染小。焊前工件无需严格的表面清理准备要求，焊接过程中的摩擦和搅拌可以去除焊件表面的氧化膜，焊接过程中也无烟尘和飞溅．同时噪声低。由于搅拌摩擦焊仅仅是靠焊头旋转并移动，逐步实现整条焊缝的焊接，所以比熔化焊甚至常规摩擦焊更节省能源。搅拌摩擦焊工作原理搅拌摩擦焊优缺点（摩擦焊）摩擦焊是以机械能为能源的固相焊接。它是利用两表面间机械摩擦所产生的热来实现金属的连接的。摩擦焊的热量集中在接合面处，因此热影响区窄。两表面间须施加压力，多数情况是在加热终止时增大压力，使热态金属受顶锻而结合，一般结合面并不熔化。摩擦焊生产率较高，原理上几乎所有能进行热锻的金属都能摩擦焊接。摩擦焊还可以用于异种金属的焊接。要适用于横断面为圆形的最大直径为100mm的工件。

由于搅拌摩擦焊过程中热输入相对于熔焊过程较小，接头部位不存在金属的熔化，是一种固态焊接过程，在合金中保持母材的冶金性能，可以焊接金属基复合材料、快速凝固材料等采用熔焊会有不良反应的材料。其主要优点如下：

(1)焊接接头热影响区显微组织变化小．残余应力比较低，焊接工件不易变形；(2)能一次完成较长焊缝、大截面、不同位置的焊接．接头高：(3)操作过程方便实现机械化、自动化，设备简单，能耗低，功效高，对作业环境要求低：(4)无需添加焊丝，焊铝合金时不需焊前除氧化膜，不需要保护气体，成本低；(5)可焊热裂纹敏感的材料，适合异种材料焊接：(6)焊接过程安全、无污染、无烟尘、无辐射等。

搅拌摩擦焊也存在一定的缺点：焊接工件必须刚性固定，反面应有底板；