發(fā)布時間：2017-12-26 08:07

  本文關鍵詞：超聲電機壓電陶瓷與銅質(zhì)定子彈性體釬焊工藝研究　出處：《南京航空航天大學》2016年碩士論文　論文類型：學位論文

  更多相關文章： 軟釬焊 回流曲線 振動有限元分析 壓電陶瓷 超聲電機

【摘要】：超聲電機制造過程中的關鍵之一是定子一體化連接技術。目前國內(nèi)外主要采用有機膠粘劑連接,但膠粘工藝存在選膠困難、固化要求高、性能不穩(wěn)定、不易機械化生產(chǎn),以及膠接層易老化等諸多不足。因此,研究開發(fā)新的連接工藝將成為促進超聲電機發(fā)展的重要方向之一。本文采用軟釬焊的工藝方法,實現(xiàn)了超聲電機壓電陶瓷與銅質(zhì)定子彈性體的釬焊連接。通過對Sn-40Pb、Sn-3.5Ag以及Sn-52In釬料釬焊定子進行振動有限元分析,并對三種釬料與幾種釬劑匹配的回流焊工藝進行深入研究,確定了適合超聲電機壓電陶瓷與銅質(zhì)定子彈性體軟釬焊的釬料、釬劑以及最佳工藝參數(shù)。首先,通過對釬焊定子進行振動有限元分析得出,三種釬焊定子都能按預期設計得到B09模態(tài),且分別在39.41 kHz、39.77 kHz以及39.32 kHz的激勵頻率下達到最大幅值;在80 Vpp的定頻電壓激勵下,最大幅值依次為2.79μm、2.79μm和3.30μm,均能滿足超聲電機對定子振動性能的要求。由于連接層間隙與邊緣的夾角部位存在應力集中,導致三種釬焊定子連接層的最大面內(nèi)剪切應力都出現(xiàn)在夾角部位,分別為2.07 MPa、3.04 MPa和2.91 MPa,均小于超聲電機所要求的連接層最低抗剪強度。之后,采用三種釬料分別進行回流焊,確定了各自對應的最佳工藝參數(shù),并研究了峰值溫度、回流時間以及釬焊壓力對定子振動性能的影響。結果表明,適用于Sn-3.5Ag釬料回流焊的最佳工藝參數(shù)為峰值溫度250℃、回流時間60 s、釬焊壓力180 N,釬焊定子的振幅可達2.0μm,且兩相駐波頻率一致性好,振型無畸變,基本滿足超聲電機對定子振動性能的要求;適用于Sn-52In釬料回流焊的最佳工藝參數(shù)為峰值溫度140℃、回流時間115 s、釬焊壓力100 N,釬焊定子的振幅高達2.5μm,且兩相駐波頻率一致性好,振型無畸變,完全滿足超聲電機對定子振動性能的要求;Sn-40Pb釬料釬焊定子的振動性能較差,未能達到基本要求。此外,對幾種匹配釬劑的釬焊性能、腐蝕性的研究表明,松香類有機釬劑具有殘渣腐蝕性小、黏度適中、助焊效果好以及使用方便等優(yōu)點,是最佳的選擇。對Sn-52In釬料釬焊定子的相關性能進行進一步地研究發(fā)現(xiàn),PZT8壓電陶瓷的壓電常數(shù)d33在釬焊加熱前后沒有發(fā)生明顯變化,釬焊工藝不會影響壓電陶瓷的壓電性能;對Sn-52In釬料釬焊接頭進行剪切試驗,斷裂出現(xiàn)在釬料與銅基板的結合面,釬焊層的抗剪強度達到6.9 MPa,滿足超聲電機定子對連接層力學性能的要求;將Sn-52In釬料釬焊定子裝配成超聲電機,其堵轉力矩和空載轉速分別為0.7 N·m和120 r/min,基本滿足超聲電機對機械特性的要求。
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG454;TM359.9

【參考文獻】

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