焊接機(jī)理完整版

Cosθ=(σ固?氣-σ固?液)/σ液?氣

式中：σ固?氣為基體金屬與氣相(或釬劑)之間的界面張力；
σ固?液為基體金屬表面與液態(tài)釬料之間的界面張力；
σ液?氣為液態(tài)釬料的界面張力；
接觸角θ的大小表征了體系潤濕與鋪展能力的強(qiáng)弱。θ= 0°時(shí)，稱為完全潤濕；0°θ90°時(shí)，稱為潤濕；90°θ180°時(shí)，稱為不潤濕；θ=180°時(shí)，稱為完全不潤濕。
焊接時(shí)，液態(tài)焊料對固態(tài)母材的潤濕是最基本的過程。因此，要獲得優(yōu)質(zhì)的焊接接頭，就必須保證液態(tài)焊料能良好地潤濕母材，只有這樣，釬料才能順利填充釬縫間隙，所以，一般情況下希望液態(tài)焊料在母材上的接觸角要小于20°。SMT焊接要求小于30°。

潤濕程度的目測評估

潤濕程度的大小，分為下列幾種狀態(tài)：

1) 潤濕良好：指在焊接面上留有一層均勻、連續(xù)、光滑、無裂痕、付著好的焊料，此時(shí)潤濕角小于30度。通過切片觀察，則在結(jié)合面上形成均勻的金屬面化合物，并且沒有氣泡。

2) 部分潤濕：金屬表面一些地方被焊料潤濕，另一些地方表現(xiàn)不潤濕。在潤濕區(qū)的邊緣上，潤濕角明顯偏大。

3) 弱潤濕：表面起初被潤濕，但過后焊料從部分表面濃縮成液滴。

4) 不潤濕：焊料在焊料面未能形成有效鋪展，甚至在外力作用下，焊料仍可去除。

毛細(xì)現(xiàn)象及其在焊接中的作用

毛細(xì)作用：是液體在狹窄間隙中流動時(shí)所表現(xiàn)出來的固有特性。在實(shí)際生活中有很多這樣的例子，例如：將兩塊平行的玻璃板或直徑很細(xì)小的潔凈管子插入某種液體中，液體在平板之間或在細(xì)管內(nèi)會出現(xiàn)兩種現(xiàn)象：一種是液體沿著間隙或細(xì)小內(nèi)徑上升到高出液面的一定高度h,如圖2(a)所示；另一種是液體沿著間隙或細(xì)小內(nèi)徑下降到低于液面的一定高度h，如圖2(b)所示，這種現(xiàn)象稱為“毛細(xì)作用”。液體在毛細(xì)作用下，在間隙或細(xì)小內(nèi)徑中上升或下降的高度，可由下式確定：

h=2σ液·氣·cosq / g·ρ·r

式中：σ液·氣—液相與氣相界面上的界面張力；
q—潤濕角；
r—毛細(xì)管的半徑(或平板間隙)；
g—當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋?BR>ρ—液體的密度。

圖2 細(xì)小間隙中的毛細(xì)作用

圖3 毛細(xì)作用效應(yīng)

據(jù)我們中學(xué)的物理中所講，平行間隙中的毛細(xì)作用是均勻的，然而，在焊接中，平板平行間隙中的毛細(xì)填縫作用是不均勻的。我們不妨做一個(gè)簡單的實(shí)驗(yàn)：將兩塊玻璃板搭接在一起，在搭接的邊緣上，滴一滴墨水，我們可以清楚的看見這一現(xiàn)象，就是墨水在平板間隙中不是均勻、整齊地流動，而是紊亂的流動。并且還可以看到，墨水的填縫速度是不均勻的，不僅在前進(jìn)方向會有流速不均勻的現(xiàn)象，有時(shí)還受到墨水沿側(cè)面流動的影響(如圖3所示)。因此，從這一試驗(yàn)結(jié)果可以看出：焊接時(shí)，焊料的毛細(xì)填縫也應(yīng)是不均勻、不規(guī)則的。實(shí)際上這種毛細(xì)填縫特點(diǎn)將會直接影響焊接接頭的質(zhì)量，形成焊縫不致密，產(chǎn)生夾氣、夾渣等缺陷。

在焊接過程中，焊縫可能處于水平或傾斜等各種位置，而且在實(shí)際表面構(gòu)成的平行間隙內(nèi)，由于表面粗糙度的影響，使得實(shí)際間隙內(nèi)各處的實(shí)際值的大小不同，焊料流動前沿不能夠象理想表面構(gòu)成的平行間隙時(shí)焊料流動前沿那樣平穩(wěn)，而會產(chǎn)生紊亂，但液態(tài)焊料有優(yōu)先填充微小間隙的傾向，這