淺談剝線長度對焊點結構強度的影響

摘 要 手工焊接連接技術是電裝互聯技術中一種應用較早、相對成熟的端接技術，當前焊接式連接器應用廣泛，而焊點的可靠性則是焊接式連接器性能保障的關鍵點。焊點的可靠性取決于多個方面，針對剝線長度這一可控因素對焊點進行抗拉強度探究試驗，可得出其對焊杯型焊點結構強度的影響規律，從而可更好地進行參數控制以提高焊點的可靠性。

關鍵詞 焊接式連接器;剝線長度;焊料;直徑比例

引言

根據焊接過程中加熱程度和工藝特點的不同，常用的焊接工藝方法主要分為三大類，分別為熔焊、壓焊和釬焊。釬焊為采用熔點低于母材的釬料熔化后將焊件連接在一起的一種焊接技術，釬料與被焊金屬發生相互擴散，凝固后形成可靠連接。在航天航空及電子行業中軟釬焊應用廣泛，針對軟釬焊中剝線長度對焊點結構強度的影響可得到其影響規律并服務于生產應用。

1釬焊機理

焊接的微觀機理非常復雜，涉及物理、化學、材料學、電學等相關知識。焊接時將釬料、被焊金屬同時加熱到最佳溫度，依靠熔融焊料填滿被焊金屬間隙并與之形成金屬合金結合層，從微觀角度分析，焊接接頭的形成包括潤濕、擴散兩個過程，其中潤濕為焊接創造條件，擴散獲得牢固接頭。

2影響焊接質量的因素[1]

2.1 焊件的可焊性

錫鉛焊料，除了與含有大量鉻和鋁的合金材料等不易互溶外，與其他金屬材料大都可以互溶。一般銅及其合金，金，銀，鋅，鎳等具有較好可焊性，而鋁，不銹鋼，鑄鐵等可焊性很差，一般需采用特殊焊劑及方法才能錫焊。為提高可焊性一般采用表面鍍錫或鍍銀等措施。

2.2 焊接部位和焊點的清潔程度

當焊料或母材表面存在氧化層或污染時，焊接時金屬原子的自由擴散就會受到阻礙，從而不會產生潤濕而導致虛焊。

2.3 焊接溫度和時間

對于共晶錫釬焊料常用焊接溫度為300±10℃，完成焊接的潤濕、擴散兩過程需要一定時間，通常情況下為2～3s，1s僅完成潤濕和擴散兩個過程的35%，較大體積的工件應稍有延長。

3剝線長度對焊點結構強度影響的試驗驗證

3.1 試驗方法[2]

保證焊料、焊杯等可控條件一致，將剝線長度作為唯一變量（包含0.5mm＼1mm＼2mm＼3mm＼4mm），通過試驗焊點軸向（即焊杯出線方向）和縱向（即垂直于出線方向的焊料覆蓋一側）的抗拉力來探究剝線長度對焊點結構強度的影響。

3.2 試驗用料

（1）焊料：S-Sn63PbA;

（2）導線：AFR-250*0.1/AFR-250*0.12/AFR-250*0.15/AFR-250*0.2/AFR-250*0.3/AFR-250*0.35/AFR-250*1.0鍍銀銅線;

（3）連接器：焊接式連接器（銅鍍金焊杯）。

3.3 試驗數據分析

（1）AFR-250*0.1mm2/AFR-250*0.12mm2/AFR-250*0.15mm2/AFR-250*0.2mm2導線

剝線長度為0.5mm時，焊點軸向抗拉力即可達到峰值，但縱向受力均會被撕開，當剝線長度達到2mm及以上時焊點縱向受力則不會發生撕裂，且數據波動情況與剝線長度增加后基本一致，故針對AFR-250*0.1mm2、AFR-250*0.12mm2、AFR-250*0.15mm2、AFR-250*0.2mm2四種規格導線最低剝線長度為2mm。

（2）AFR-250*0.3mm2導線

剝線長度為0.5mm時，焊點軸向抗拉力即可達到峰值，當剝線長度達到4mm時焊點縱向受力均沒有被撕裂，且數據波動很小，故針對AFR-250*0.3mm2導線最低剝線長度為4mm。

（3）AFR-250*0.35mm2導線

剝線長度為0.5mm時，焊點軸向抗拉力即可達到峰值，剝線長度不大于4mm時，焊點縱向受力均會出現撕裂現象且數據波動較大，表明0.35mm2規格導線焊杯焊接時焊點縱向抗拉強度已無法滿足要求，結合焊點撕裂情況及抗拉力數據可認為AFR-250*0.35mm2導線剝線長度最短應為4mm，且應采取工藝措施對焊點進行加固或防護。

（4）AFR-250*1.0mm2導線

剝線長度為1mm時，焊點軸向抗拉力即可達到峰值，剝線長度不大于4mm時，焊點縱向受力均會被撕裂，表明1.0mm2規格導線焊杯焊接時焊點縱向抗拉強度已無法滿足要求，且由于導線的硬度相對較大，試驗時存在較大杠桿力，導線還未拉直焊點就會出現開裂現象，結合抗拉力數據變化可認為采用AFR-250*1.0mm2規格導線進行焊杯焊接時剝線長度應不小于4mm，且必須采取工藝措施對焊點進行加固或防護。

3.4 試驗結論

綜上，可得出試驗結論為：

（1）0.2mm2及以下規格的導線進行焊杯焊接時最低剝線長度為2mm;

（2）0.3mm2及以上規格導線進行焊杯焊接時最低剝線長度為4mm;

（3）0.35mm2及以上規格導線進行焊杯焊接時應采取一定工藝措施對焊點進行加固或防護，避免焊點縱向受力過大;

（4）1.0mm2及以上規格導線進行焊杯焊接時由于導線硬度相對較高，導線受力時容易對焊點形成較大杠桿力而造成焊點開裂，因此在選用時需考慮導線出線角度問題并采取相應工藝措施進行避免。

3.5 試驗總結

通過上述試驗結果分析以及試驗過程中的觀察可知，剝線長度（即焊點內芯線長度）對焊點的抗拉強度影響較大，在決定是否選用焊接型端接方式時可根據產品機械性能要求結合選用物料在可實現條件下所能達到的性能最佳狀態進行比對來作為參考依據或改進方向。本次試驗中得到的試驗結果可作為焊杯類焊點剝線長度確定的參考依據。

4結束語

本文通過探究剝線長度對焊點結構強度的影響，得到了常用導線的焊接剝線長度參照值，為制定焊杯類焊點的剝線參數做出了初步探索，但由于試驗條件及其他變量控制程度有限，難免會存在一定的誤差，生產應用過程中應根據自身產品特殊性進行進一步的探究摸索。

參考文獻

[1] 國家質量技術監督局.錫鉛焊料.GB/T3131-2001[S].北京：中國標準出版社，2001.

[2] 國家國防科技工業局.航天電子電氣產品手工焊接工藝技術要求.QJ3117A-2011[S].北京：中國航天標準化研究所，2011.

作者簡介

凡龍（1994-），男，河北省唐山市人;畢業院校：北華航天工業學院，學歷：本科，職稱：助理工程師，現就職單位：蘇州華旃航天電器有限公司，研究方向：手工釬焊。