【摘要】：隨著電子元器件引腳數(shù)量增加、引腳間距減小,現(xiàn)代電子制造業(yè)對焊錫材料和設(shè)備工藝提出了更高的要求。而目前市場上的主流材料無鉛焊料存在熔點高、潤濕性差等缺點。傳統(tǒng)的回流焊和手工錫焊工序復雜、效率低,且使用無鉛焊料進行焊接時整體焊點質(zhì)量難以保證、良品率較低。為解決上述問題,本文提出了一種激光熔融噴射焊接系統(tǒng),利用全新的非接觸式噴射焊接技術(shù),提高焊接質(zhì)量和效率,滿足現(xiàn)代電子制造業(yè)的需求,促進行業(yè)的發(fā)展,具體研究內(nèi)容如下:首先確定了錫球材質(zhì)、直徑和物性參數(shù)的影響因素,在理論上分析了錫球加熱熔化過程中,錫球?qū)す馄鞯募す饽芰课章屎湾a球由于熱輻射、熱傳導向外界熱量散失;考察了表面張力、噴嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)、工作氣壓和錫球大小等因素對熔融錫球脫離噴嘴時平均速度的影響;分析了熔融錫球在焊件上最大鋪展直徑和破裂飛濺的影響因素。在理論分析的基礎(chǔ)上,運用有限元分析軟件對錫球加熱過程、熔融錫球噴射和焊接過程進行模擬仿真,對噴嘴的結(jié)構(gòu)參數(shù)、噴嘴和熔融錫球之間的潤濕角、工作氣體壓力、工作氣體作用時間、激光器加熱功率和錫球加熱溫度等參數(shù)進行優(yōu)化分析,并依次確定了設(shè)備配套零部件的結(jié)構(gòu)和型號,為后續(xù)的整機結(jié)構(gòu)設(shè)計奠定基礎(chǔ)。對激光熔融噴射焊接系統(tǒng)進行整機結(jié)構(gòu)設(shè)計、制作整機并搭建實驗平臺,進行實驗探究,首先考察了電機轉(zhuǎn)速對錫球輸送成功率和穩(wěn)定性的影響,確定最佳電機轉(zhuǎn)速為0.25r/s,然后依據(jù)仿真和理論的結(jié)果對激光熔融噴射部分進行了實驗測試,確定激光器輸出功率為90W,激光器作用時間為20ms,工作氮氣壓力為5500Pa,工作氮氣壓力作用時間為6.2ms,噴嘴口直徑為0.5mm,錫球直徑為0.76mm時,可以形成比較優(yōu)質(zhì)的焊點。并以此參數(shù)設(shè)置為基礎(chǔ),通過單因素法實驗考察電機轉(zhuǎn)速、工作氣體壓力、激光器加熱功率等工作參數(shù)對錫球輸送性能和熔融錫噴射效果的影響特性。
[Abstract]:With the increase of the number of pins and the decrease of pin spacing, modern electronic manufacturing industry has put forward higher requirements for solder materials and equipment processes. At present, the mainstream materials in the market lead-free solder has high melting point, poor wettability and other shortcomings. The traditional reflow welding and manual tin welding processes are complex and inefficient, and the quality of solder joint is difficult to guarantee and the rate of good products is low when using lead-free solder. In order to solve the above problems, a laser melt jet welding system is proposed in this paper. The new non-contact spray welding technology is used to improve the welding quality and efficiency, to meet the needs of the modern electronic manufacturing industry, and to promote the development of the industry. The specific research contents are as follows: firstly, the factors affecting the material, diameter and physical properties of the tin ball are determined, and the laser energy absorption rate of the tin ball to the laser and the thermal radiation of the tin ball due to thermal radiation are analyzed theoretically during the heating and melting process of the tin ball. Heat conduction to the outside heat loss; The effects of surface tension, nozzle structure parameters, working pressure and tin ball size on the average velocity of molten tin ball were investigated, and the factors affecting the maximum spreading diameter and rupture spatter of molten tin ball were analyzed. On the basis of theoretical analysis, the finite element analysis software is used to simulate the heating process of the tin ball, the spray and welding process of the molten tin ball, the structure parameters of the nozzle, the wetting angle between the nozzle and the molten tin ball, and the working gas pressure. The operation time of the gas, the heating power of the laser and the heating temperature of the tin ball are optimized and analyzed, and the structure and model of the matching parts of the equipment are determined in turn, which lays a foundation for the subsequent structural design of the whole machine. The structure of the laser melt jet welding system is designed, the whole machine is made and the experimental platform is built. The influence of motor speed on the success rate and stability of tin ball transportation is investigated. The optimum motor speed is 0.25 r / s, and the laser melt injection part is tested according to the simulation and theoretical results. The laser output power is 90 W, the laser operating time is 20 Ms, and the working nitrogen pressure is 5 500 Pa. When the working time of nitrogen pressure is 6.2 Ms, the nozzle diameter is 0.5 mm and the diameter of tin ball is 0.76mm, a better solder joint can be formed. On the basis of this parameter setting, the effects of motor speed, working gas pressure and laser heating power on the transport performance of tin ball and the effect of molten tin injection were investigated by single factor method.
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TG439.4

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張濤;桂衛(wèi)華;王隨平;梁誠;;組合式數(shù)字焊接系統(tǒng)的研究[J];計算機工程與應(yīng)用;2007年06期

2 張小平;;焊接系統(tǒng)的分析[J];電焊機;2010年06期

3 孫德;;高速高效T型材焊接系統(tǒng)研究與應(yīng)用[J];金屬加工(熱加工);2011年08期

4 羅越;;智能焊接系統(tǒng)中曲線焊接的程序?qū)崿F(xiàn)[J];電焊機;2012年06期

5 羅越;祈強;董鵬;;智能焊接系統(tǒng)數(shù)字顯示程序的實現(xiàn)[J];電焊機;2012年08期

6 于貴;張小平;;單端正激焊接系統(tǒng)的分析[J];電焊機;2013年08期

7 王雙 ,曹俊標;機器人焊接系統(tǒng)在散熱器生產(chǎn)中的應(yīng)用[J];機械工人(熱加工);2004年10期

8 郭鳳德;;焊接系統(tǒng)中參數(shù)顯示的數(shù)字控制設(shè)計[J];電焊機;2010年09期

9 ;歐洲開發(fā)船體分段機器人焊接系統(tǒng)[J];金屬加工(熱加工);2011年12期

10 孫宏國;建筑鋼筋對接焊智能焊接系統(tǒng)的研究[J];鹽城工學院學報(自然科學版);2003年03期

相關(guān)會議論文 前5條

1 許文清;;機器人焊接系統(tǒng)中變位機的設(shè)計[A];第十一次全國焊接會議論文集（第2冊）[C];2005年

2 劉超英;黃鵬;李廣才;;多設(shè)備系統(tǒng)的數(shù)字化協(xié)同方案及其在多絲焊接系統(tǒng)中的應(yīng)用[A];先進制造技術(shù)高層論壇暨第六屆制造業(yè)自動化與信息化技術(shù)研討會論文集[C];2007年

3 Juergen Friedrich;;選擇性焊接系統(tǒng)的優(yōu)點和技術(shù)[A];2007中國高端SMT學術(shù)會議論文集[C];2007年

4 姜友榮;;鍋爐鋼結(jié)構(gòu)制造焊接系統(tǒng)質(zhì)量控制及特點[A];'2009全國鋼結(jié)構(gòu)學術(shù)年會論文集[C];2009年

5 樊融融;戴移風;;波峰焊接系統(tǒng)防靜電和磁場的技術(shù)分析和效果[A];電子產(chǎn)品靜電防護技術(shù)研討會論文集[C];1992年

相關(guān)重要報紙文章 前3條

1 特約記者 楊軍　通訊員 王冬梅;六院165所 機器人上焊接崗[N];中國航天報;2010年

2 廣文;成東造船海洋研發(fā)出“網(wǎng)絡(luò)化”數(shù)字焊接系統(tǒng)[N];中國船舶報;2013年

3 李積軒;芬蘭和丹麥聯(lián)合研發(fā)機器人焊接系統(tǒng)[N];中國船舶報;2011年

相關(guān)碩士學位論文 前9條

1 劉源;汽車座椅調(diào)角器振鏡掃描焊接系統(tǒng)設(shè)計與工藝研究[D];江蘇大學;2015年

2 付偉;LNG儲罐用9%Ni鋼自動立縫焊接系統(tǒng)設(shè)計[D];哈爾濱理工大學;2016年

3 焦冬莉;多從機工頻電阻焊接系統(tǒng)的設(shè)計[D];安徽理工大學;2017年

4 王迪;激光熔融噴射焊接系統(tǒng)的設(shè)計及實驗研究[D];吉林大學;2017年

5 羅香彬;高速旋轉(zhuǎn)電弧傳感焊接系統(tǒng)理論數(shù)學模型研究[D];南昌大學;2014年

6 劉麗敏;微機控制多功能脈沖MIG/MAG焊接系統(tǒng)的研究[D];河北科技大學;2009年

7 王舟如;炮塔殼體智能焊接系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D];天津大學;2005年

8 何春堯;基于MAS的機器人遙控焊接系統(tǒng)集成[D];哈爾濱工業(yè)大學;2006年

9 李永彬;導彈半筒壓力焊接系統(tǒng)中托架變形及處理方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2009年

，

本文編號：2364809