發(fā)布時(shí)間：2017-12-26 08:07

  本文關(guān)鍵詞：超聲電機(jī)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(xué)》2016年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：超聲電機(jī)制造過(guò)程中的關(guān)鍵之一是定子一體化連接技術(shù)。目前國(guó)內(nèi)外主要采用有機(jī)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(jī)械化生產(chǎn),以及膠接層易老化等諸多不足。因此,研究開(kāi)發(fā)新的連接工藝將成為促進(jìn)超聲電機(jī)發(fā)展的重要方向之一。本文采用軟釬焊的工藝方法,實(shí)現(xiàn)了超聲電機(jī)壓電陶瓷與銅質(zhì)定子彈性體的釬焊連接。通過(guò)對(duì)Sn-40Pb、Sn-3.5Ag以及Sn-52In釬料釬焊定子進(jìn)行振動(dòng)有限元分析,并對(duì)三種釬料與幾種釬劑匹配的回流焊工藝進(jìn)行深入研究,確定了適合超聲電機(jī)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(guò)對(duì)釬焊定子進(jìn)行振動(dòng)有限元分析得出,三種釬焊定子都能按預(yù)期設(shè)計(jì)得到B09模態(tài),且分別在39.41 kHz、39.77 kHz以及39.32 kHz的激勵(lì)頻率下達(dá)到最大幅值;在80 Vpp的定頻電壓激勵(lì)下,最大幅值依次為2.79μm、2.79μm和3.30μm,均能滿(mǎn)足超聲電機(jī)對(duì)定子振動(dòng)性能的要求。由于連接層間隙與邊緣的夾角部位存在應(yīng)力集中,導(dǎo)致三種釬焊定子連接層的最大面內(nèi)剪切應(yīng)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(jī)所要求的連接層最低抗剪強(qiáng)度。之后,采用三種釬料分別進(jìn)行回流焊,確定了各自對(duì)應(yīng)的最佳工藝參數(shù),并研究了峰值溫度、回流時(shí)間以及釬焊壓力對(duì)定子振動(dòng)性能的影響。結(jié)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(shí)間60 s、釬焊壓力180 N,釬焊定子的振幅可達(dá)2.0μm,且兩相駐波頻率一致性好,振型無(wú)畸變,基本滿(mǎn)足超聲電機(jī)對(duì)定子振動(dòng)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(shí)間115 s、釬焊壓力100 N,釬焊定子的振幅高達(dá)2.5μm,且兩相駐波頻率一致性好,振型無(wú)畸變,完全滿(mǎn)足超聲電機(jī)對(duì)定子振動(dòng)性能的要求;Sn-40Pb釬料釬焊定子的振動(dòng)性能較差,未能達(dá)到基本要求。此外,對(duì)幾種匹配釬劑的釬焊性能、腐蝕性的研究表明,松香類(lèi)有機(jī)釬劑具有殘?jiān)g性小、黏度適中、助焊效果好以及使用方便等優(yōu)點(diǎn),是最佳的選擇。對(duì)Sn-52In釬料釬焊定子的相關(guān)性能進(jìn)行進(jìn)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(méi)有發(fā)生明顯變化,釬焊工藝不會(huì)影響壓電陶瓷的壓電性能;對(duì)Sn-52In釬料釬焊接頭進(jìn)行剪切試驗(yàn),斷裂出現(xiàn)在釬料與銅基板的結(jié)合面,釬焊層的抗剪強(qiáng)度達(dá)到6.9 MPa,滿(mǎn)足超聲電機(jī)定子對(duì)連接層力學(xué)性能的要求;將Sn-52In釬料釬焊定子裝配成超聲電機(jī),其堵轉(zhuǎn)力矩和空載轉(zhuǎn)速分別為0.7 N·m和120 r/min,基本滿(mǎn)足超聲電機(jī)對(duì)機(jī)械特性的要求。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TG454;TM359.9

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1336478