高硅铝合金脉冲激光焊接工艺研究

作者:燕振君;赵龙海;华鹏;李先芬;周伟 刊名:有色金属加工 上传者:单鹏云

【摘要】文章采用脉冲激光焊机针对Al-27Si进行了表面脉冲激光熔敷焊接试验,通过调整焊接电流、焊接速度、激光脉宽和激光频率,系统分析研究各种激光焊接参数对焊缝表面成型质量和横截面形状尺寸的影响规律。实验结果表明,提高焊接电流、激光脉冲宽度和频率,均能增加焊接热输入,从而增加焊接熔深;增大焊接速度,焊缝熔深减小,鱼鳞状波纹宽度增大。综合分析,在焊接电流90A、激光脉宽2ms、频率30Hz、焊接速度200mm/min的焊接规范下,能够得到较好的焊接接头。

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第 44卷 第 2期 2015年 4月 有 色金属 JJUT NONFERROUS METALS PROCESSlNG VOl_44 No.2 April 2015 高硅 铝合金脉冲激光焊接工 艺研 究 燕振君 ,赵龙海 ,华鹏 ,李先芬 ,周伟 (1.合肥工业大学 材料科学与工程学院,安徽 合肥 230009;2.新加坡南洋理工大学 机械与宇航工程学院,新加坡 639798) 摘 要:文章采用脉冲激光焊机针对 A1.27Si进行了表面脉冲激光熔敷焊接试验,通过调整焊接电流、焊接速度、激光脉 宽和激光频率 ,系统分析研究各种激光焊接参数对焊缝表面成型质量和横截面形状尺寸的影响规律。实验结果表明, 提高焊接电流、激光脉冲宽度和频率,均能增加焊接热输入,从而增加焊接熔深 ;增大焊接速度,焊缝熔深减小,鱼鳞状 波纹宽度增大。综合分析,在焊接电流 90A、激光脉宽 2ms、频率 30Hz、焊接速度 200mm/min的焊接规范下,能够得到较 好的焊接接头。 关键词 :高硅铝合金 ;脉冲激光焊;焊接参数 中图分 类号 :TG457.14 文献标识码 :A 文章编号 :1671—6795(2015)02—0015—05 电子信息产业 高速发展 ,电子产品趋于小 型化、 便携化 、多功能化 ,电子封装材料也 随之迅速发展 ,在 电子科技迅速发展的信息化社会 ,电子封装与 电子设 计及制造共 同推 动着信息化 社会 的发 展 J。高硅 铝合金具有热 导性 能好 ,比强度 和刚度 较高 ,与金 、 银、铜 、镍 的镀覆性能好 ,与基材 可焊 ,易于精 密机加 工等优越性能 -5]。高硅铝 合金 的研制 成功将使 其 成为满足电讯 、航空航天 、国防和其他相关 电子元器 件所需求的新型封装材料 J。 由于焊接缺陷造成 的封装 材料 的失效 已成为制 约微 电子 电路 和 器 件 系 统性 能发 展 的瓶 颈 问题 。 A1.si合金含硅量较高,材料塑性较差 ,高硅铝合金 同时具有高 的导热性 、内部含有 大量的硅颗粒 ,以及 表面氧化膜的存在,使得熔焊性能差,极易形成裂纹 等焊 接 缺 陷 J。 目前 ,应 用 较 多 的焊 接 方 法 有 钎 焊 、扩散焊 m 和激光焊 “]。硬钎焊时 ,铝硅合金与 钎料 的熔点相近 ,钎 焊时铝硅合金 易过烧 ,使钎 焊质 量难 以控制 ;软钎 焊时 ,铝硅 合金与钎料之 间电极 电 位存在较大差异 ,导致接头抗化 学腐 蚀性能差 ,钎焊 接头的耐热能力和气密性较差 ,接头力学性能较母材 低 ,难以满足 电子封装元件对接头的使用要求 。扩散 焊界面区易产生金属 间化合 物,接头处易 出现孔洞 、 未熔合等缺陷 ,从而降低接头性能。激光焊具有能量 高度集中,焊缝深 宽 比大、焊缝 热影响区小、质量好 、 加热、冷却过程极其迅速 等优点 ,一些普通 焊接技术 难以加工的,如脆性大、硬度高或柔软性强 的材料 ,用 激光能很容易实施焊接 。虽然激光焊具有较多优点 , 但是焊接参数选取不 当仍然会造成焊接缺 陷,如共 晶 铝硅合金激光焊时易产生气孔和裂纹l】 。 本文主要对 A1.27Si进行表面熔敷 实验 ,探 究在 不同焊接 电流、激光频率 、激光脉宽 、焊接速度下焊缝 的表面成型质量和熔池形状 和尺寸变化规律 ,获得最 优的焊接参数 ,同时为后续实验打下基础 。 1 试验材料及方 法 1.1 试验材料 本试验所用材料是采用喷射沉积 。-14]成形技术 制备的高纯 A1-27Si合金 (si含量 27%)。试样 尺寸 为 30ram×

参考文献

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