發(fā)布時(shí)間：2017-09-07 10:18

  本文關(guān)鍵詞：液態(tài)釬料聲致鋪展的物理機(jī)制及動(dòng)力學(xué)研究

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【摘要】：作為目前釬焊領(lǐng)域的新寵,超聲波釬焊目前備受廣大學(xué)者關(guān)注。多數(shù)學(xué)者更注重超聲波釬焊的實(shí)際應(yīng)用,而對(duì)其基本的鋪展過程關(guān)注較少。本文以超聲波作用下液態(tài)釬料在尺寸為50mm×30mm×3mm的母材表面的鋪展為例,對(duì)鋪展動(dòng)力學(xué)過程進(jìn)行總結(jié)和模擬計(jì)算,同時(shí)對(duì)鋪展的界面力學(xué)進(jìn)行探究。通過鋪展過程的高速攝影視頻,總結(jié)不同母材、超聲波振幅、頻率等條件下鋪展的動(dòng)力學(xué)過程,并總結(jié)了鋪展過程中的兩種現(xiàn)象:漣漪波紋和霧化。提出超聲波作用下液態(tài)釬料鋪展的基本物理過程,并建立完整的物理模型。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),對(duì)鋪展前沿氧化膜的去除情況進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)鋪展前沿受到阻擋后,釬料下方氧化膜能夠去除。通過利用ANSYS軟件對(duì)不同條件下母材表面的振幅大小及分布進(jìn)行模擬計(jì)算,發(fā)現(xiàn)母材特性和振動(dòng)條件都會(huì)對(duì)母材表面的振形及分布造成影響。母材表面振動(dòng)幅值隨著超聲振幅增大、母材彈性模量增大而增大,但振形不變;超聲頻率和母材尺寸的改變,母材表面的振形和分布都會(huì)發(fā)生改變。并且在相同條件下通過釬料中心的不同路徑的振動(dòng)情況也不相同。利用流體力學(xué)軟件對(duì)不同條件下的鋪展過程進(jìn)行模擬,并用實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。模擬計(jì)算得到的鋪展速度與鋪展時(shí)間的關(guān)系與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合良好。通過模擬計(jì)算找到鋪展的臨界振幅和臨界振動(dòng)頻率。對(duì)振幅為6μm、頻率為21.9k Hz時(shí)時(shí)鋪展前沿三相界面處的受力狀態(tài)進(jìn)行求解,同時(shí)求解出振幅為0.2μm時(shí)臨界鋪展力為782Pa。并對(duì)加擋板后釬料與母材接觸面處聲壓進(jìn)行模擬計(jì)算,發(fā)現(xiàn)由釬料中心到鋪展前沿,釬料與母材接觸面處的超聲附加壓力幅值逐漸減小,而該值過小則不會(huì)產(chǎn)生空化作用,因此本文認(rèn)為界面前沿不能去膜是超聲附加壓力的幅值過小的原因。
【關(guān)鍵詞】：鋪展 物理模型 模擬 臨界條件 氧化膜
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG454
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-22
• 1.1 課題研究背景及意義9-10
• 1.2 超聲波釬焊的研究現(xiàn)狀10-15
• 1.2.1 釬料激勵(lì)的超聲波釬焊10-13
• 1.2.2 工件激勵(lì)的超聲波釬焊13-15
• 1.3 經(jīng)典釬焊中的潤濕鋪展理論15
• 1.4 超聲作用下液滴的動(dòng)態(tài)行為研究現(xiàn)狀15-21
• 1.4.1 超聲振動(dòng)作用下液滴的霧化15-18
• 1.4.2 振動(dòng)板表面液體的動(dòng)態(tài)行為研究現(xiàn)狀18-21
• 1.5 本文的主要研究?jī)?nèi)容21-22
• 第2章 試驗(yàn)材料及方法22-27
• 2.1 試驗(yàn)材料22-23
• 2.1.1 母材22-23
• 2.1.2 釬料23
• 2.2 試驗(yàn)設(shè)備23-24
• 2.2.1 超聲輔助釬焊設(shè)備24
• 2.2.2 超高速CCD攝像系統(tǒng)24
• 2.3 試驗(yàn)方法24-26
• 2.3.1 Al板表面的陽極氧化24-25
• 2.3.2 超聲波作用下釬料液滴的鋪展實(shí)驗(yàn)25-26
• 2.3.3 基于ANSYS的諧響應(yīng)分析26
• 2.3.4 基于FLUENT的鋪展過程模擬分析26
• 2.4 微觀組織分析26-27
• 第3章 液態(tài)釬料聲致鋪展的物理機(jī)制27-40
• 3.1 引言27
• 3.2 超聲波作用下液態(tài)釬料的鋪展行為27-36
• 3.2.1 不同超聲振幅下的鋪展行為27-30
• 3.2.2 不同釬料性質(zhì)的鋪展行為30-32
• 3.2.3 不同母材性質(zhì)的鋪展行為32-34
• 3.2.4 鋪展過程中的兩種現(xiàn)象34-36
• 3.3 超聲作用下液態(tài)釬料鋪展物理模型的建立36-38
• 3.4 鋪展過程的邊緣效應(yīng)38-39
• 3.5 本章小結(jié)39-40
• 第4章 母材表面振動(dòng)的有限元分析40-55
• 4.1 引言40
• 4.2 不同母材性質(zhì)下板表面振動(dòng)的諧響應(yīng)分析40-44
• 4.3 不同尺寸母材表面振動(dòng)的諧響應(yīng)分析44-48
• 4.3.1 不同厚度母材表面振動(dòng)的諧響應(yīng)分析44-45
• 4.3.2 不同長寬尺寸板表面振動(dòng)的諧響應(yīng)分析45-47
• 4.3.3 等比例增大板表面振動(dòng)的諧響應(yīng)分析47-48
• 4.4 不同振動(dòng)下母材表面振動(dòng)的諧響應(yīng)分析48-53
• 4.4.1 不同振幅下板表面振動(dòng)的諧響應(yīng)分析48-49
• 4.4.2 不同頻率下板表面振動(dòng)的諧響應(yīng)分析49-52
• 4.4.3 不同超聲探頭尺寸下板表面振動(dòng)的諧響應(yīng)分析52-53
• 4.5 本章小結(jié)53-55
• 第5章 液態(tài)釬料鋪展的動(dòng)力學(xué)研究及界面力學(xué)分析55-68
• 5.1 引言55
• 5.2 幾何建模及參數(shù)的選擇55-56
• 5.3 鋪展過程的方向性56-57
• 5.4 不同條件下的鋪展過程57-61
• 5.4.1 不同母材表面的鋪展過程58
• 5.4.2 不同頻率下的鋪展過程58-60
• 5.4.3 不同振幅下的鋪展過程60-61
• 5.5 鋪展過程的界面力學(xué)分析61-66
• 5.6 本章小結(jié)66-68
• 結(jié)論68-69
• 參考文獻(xiàn)69-74
• 致謝74

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 趙愷;張柯柯;張曉嬌;;超聲波振動(dòng)對(duì)Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE/Cu潤濕性的影響[J];電焊機(jī);2013年04期

2 趙愷;張柯柯;張曉嬌;劉宇杰;張占領(lǐng);石紅信;邱然鋒;;電場(chǎng)對(duì)超聲振動(dòng)輔助Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE/Cu潤濕適配性的影響[J];焊接技術(shù);2013年10期

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本文編號(hào)：808946