焊接中产生气孔的主要原因

焊接中产生气孔的主要原因
焊接中产生气孔的主要原因

压力容器焊接中产生气孔的主要原因分析

1、产生气孔的主要原因:

1)锈、油污及焊条药皮、焊剂中的水分在高温下分解为气体,增加了高温金属中气体的含量;

2)母材钢材中含硫量过多;

3)焊接速度过快,焊接线能量过小,电弧过长,熔池冷却速度大,不利于气体逸出;

4)空气中潮气太大、有风;

5)电弧发生偏吹。

2、产生夹渣的主要原因。产生夹渣的主要原因有以下方面:

1)焊件边缘及焊层之间清理不干净,焊接电流太小。

2)熔化金属凝固速度太快,熔渣来不及浮出。

3)运条不当,熔渣与熔化金属分离不清,阻碍了熔渣上浮。

4)焊件及焊条的化学成分不当。当熔池内含氧(O2)、氮(N2)、锰(Mn)、硅(Si)等成分多时,形成夹渣的机会也多。

防止措施。防止夹渣的主要措施有以下方面:

1)注意坡口及焊层间的清理,将凸凹不平处铲平,然后施焊。

2)避免焊缝金属冷却过速,选择适当的电流施焊。

3)正确运条,弧长适当,使熔渣能上浮到熔化金属表面,防止熔渣超前于熔化金属(即熔渣到熔池前面)而引起夹渣。

4)选用由于母材化学成分不当而可加以补偿的焊条。

5)严重的夹渣应铲除补焊。

焊接应力与变形

4.2 焊接应力与变形: 4.2.1 焊接变形和残余应力的不利影响: 焊接变形 1.影响工件形状、尺寸精度 2.影响组装质量 3.增大制造成本———矫正变形费工、费时 4.降低承载能力———变形产生了附加应力 焊接应力 1.降低承载能力 2.引起焊接裂纹,甚至脆断 3.在腐蚀介质中,产生应力腐蚀裂纹 4.引起变形 4.2.2 焊接变形和应力的产生原因: 根本原因:对焊件进行的不均匀加热和冷却,如图6-2-8 焊接应力 焊接加热时,焊缝区受压力应力(因膨胀受阻,用符号“-”表示) 远离焊缝区手拉应力(用符号“+”表示) 焊后冷却时,焊缝受拉应力(因收缩受阻),远离焊缝区受压应力 焊接变形:当焊接应力超过金属σs时,焊件将产生变形 焊接应力和焊接变形总是同时存在,不会单独存在,当母材塑性较好,结构刚度较小时,焊接变形较大而应力较小;反之,则应力较大而变形较小。 4.2.3 焊接变形的控制和矫正:

4.2.3.1 焊接变形的基本形式,如图6-2-9 如图6-2-9 常见的焊接残余变形的类型 1、2---纵向收缩量3---横向收缩量4、5---角变形量f---挠度 (1)收缩变形:即焊件沿焊缝的纵向和横向尺寸减少,是由于焊缝区的纵向和横向收缩引起的。如图5-2-9 a (2)角变形:即相连接的构件间的角度发生改变,一般是由于焊缝区的横向收缩在焊件厚度上分布不均匀引起的。如图5-2-9b (3)弯曲变形:即焊件产生弯曲。通常是由焊缝区的纵向或横向收缩引起的。如图5-2-9c (4)扭曲变形:即焊件沿轴线方向发生扭转,与角焊缝引起的角度形沿焊接方向逐渐增大有关。如图5-2-9d (5)失稳变形(波浪变形):一般是由沿板面方向的压应力作用引起的。如图5-2-9e 4.2.3.2 控制焊接变形的措施 (1)设计措施(详见焊接结构设计) 尽量减少焊缝的数量和尺寸,合理选用焊缝的截面形状,合理安排焊缝位置──尽量使焊缝对称或接近于构件截面的中性轴(以减少弯曲变形)。如图6-2-10

通孔回流工艺

穿孔回流焊是一项国际电子组装应用中新兴的技术。当在PCB的同一面上既有贴装元件,又有少量插座等插装元件时,一般我们会采取先贴片过回流炉,然后再手工插装过波峰焊的方式。但是,如果采取穿孔回流焊技术,则只需在贴片完成后,进回流炉前,将插件元件插装好,一起过回流炉就可以了。 通过这项比较,就可以看出穿孔回流焊相对于传统工艺的优越性。首先是减少了工序,省去了波峰焊这道工序,在费用上自然可以节省不少。同时也减少了所需工作人员,在效率上也得到了提高。其次是回流焊相对于波峰焊,生产桥接的可能性要小得多,这样就提高了一次通过率。穿孔回流焊技术相对传统工艺在经济性、先进性上都有很大的优势。所以,穿孔回流焊技术是电子组装中的一项革新,必然会得到广泛的应用。 但如果要应用穿孔回流焊技术,也需要对器件、PCB设计、网板设计等方面提出一些不同于传统工艺的要求。 a)元件: 穿孔元件要求能承受回流炉的回流温度的标准,最小为230度,65秒。这一过程包括在孔的上面涂覆焊膏(将在回流焊过程中进入孔中)。为使这一过程可行,元件体应距板面0.5毫米,所选元件的引脚长度应和板厚相当,有一个正方形或U形截面,(较之长方形为好)。 b)计算孔尺寸 完成孔的尺寸应在直径上比引脚的最大测量尺寸大0.255毫米(0.010英寸),通常用引脚的截面对角,而不包括保持特征。钻孔的尺寸比之完成孔再大0.15毫米(0.006英寸),这是电镀补偿,这样算得的孔就是可接受的最小尺寸。 c)计算丝网:(焊膏量) 第一部分计算是找出焊接所需的焊膏量,孔的体积减去引脚的体积再加上焊角的体积。(需要什么样的焊接圆角)。所需焊接体积乘以2就是所需焊膏量,因为焊膏中金属含量为50%体积(以ALPHA 的UP78焊膏为例)。丝印过程中将焊膏通过网孔印在PCB上,由于压力一般能将焊膏压进孔中0.8毫米(当刮刀与网板成45度角时)。我们计算进入孔中焊膏的体积,从所需焊膏量中减去它就得到在网孔中留下的焊膏的体积。这一体积除以网板的厚度就可以求出网孔所需的面积了。 d)网板设计: 网板的位置将取决于以下几个因素: 1、网孔的一边到孔中心的最小距离要求等于钻孔半径。 2、网孔总是比焊盘要大,所以焊膏将涂在阻焊层上,回流焊后确认不会有焊膏残留在阻焊盘上,网孔的边要求笔直,因为当回流焊过程焊膏进入孔中,将不会有焊膏在表面进行回流焊。 3、器件底面的下模形状有设计限制,下底面和丝印的焊膏之间需要有0。2毫米的空间。(在设计中必须包含) 4、在插座上,许多网孔提供笔直和窄的丝印,所以元件定位和在穿孔插座旁的测试点要留下一定的空间给焊膏层。 5、一般元件比如晶振,在元件下有足够的空间满足丝印需要的面积,这意味着将没有必要将焊膏涂覆在元件的外部。 e)元件管脚的准备: 管脚有一个正确的长度非常重要,当它们进入这一过程之前它们必须被预先剪切以达到比板厚多1.5毫米的条件。所有的引脚尺寸和网孔尺寸的变动偏差都将会被焊接圆角的量所包含,所以一些变动会体现在焊接圆角的高度变动上。 回流炉的温度曲线要求设置成:在4.5分钟内平滑提升到165+20度,从165~220+5度只经过一个温区,在220+5度保持50秒。 f)焊接: 由于实际原因,当穿孔回流焊时总是有焊膏的变动,所以设计有一个焊接圆角,可以解决一系列变

(情绪管理)压力容器的开孔与补强

第13章 压力容器的开孔与补强 本章重点内容及对学生的要求: (1) 回转壳体上开小孔造成的应力集中; (2) 开孔补强的原则、补强结构和补强计算; (3) 不另行补强的要求; (4) GB150-98对容器开孔及补强的有关规定。 第一节 容器开孔附近的应力集中 1、 相关概念 (1)容器开孔应力集中(Opening and stress concentration ) 在压力容器或设备上开孔是化工过程操作所决定的,由于工艺或者结构的需要,容器上经常需要开孔并安装接管,例如:人孔、手孔、进料与出料口等等。容器开孔接管后在应力分布与强度方面会带来下列影响: ◆ 开孔破坏了原有的应力分布并引起应力集中。 ◆ 接管处容器壳体与接管形成结构不连续应力。 ◆ 壳体与接管连接的拐角处因不等截面过渡而引起应力集中。 上述三种因素均使开孔或开孔接管部位的引力比壳体中的膜应力大,统称为开孔或接管部位的应力集中。 (2)应力集中系数(stress concentration factor ) 常用应力集中系数Kt 来描述开孔接管处的力学特性。若未开孔时的名义应力为σ,开孔后按弹性方法计算出的最大应力为σmax ,则弹性应力集中系数为: σ σmax =t K (1) 压力容器设计中对于开孔问题研究的两大方向是: ? 研究开孔应力集中程度,估算K t 值; ? 在强度上如何使因开孔受到的削弱得到合理的补强。 2、平板开小孔的应力集中 Fig. 1 Variation in stress in a plate containing a circular hole and subjected to uniform tension

allegro焊盘制作

焊盘制作 1.1 用Pad Designer制作焊盘 Allegro中制作焊盘的工作叫Pad Designer,所有SMD焊盘、通孔焊盘以及过孔都用该工具来制作。 打开程序->Cadence SPB 16.2->PCB Editer utilities->Pad Designer,弹出焊盘制作的界面,如图1.1所示。 图1.1 Pad Designer工具界面 在Units下拉框中选择单位,常用的有Mils(毫英寸),Millimeter(毫米)。根据实际情况选择。 在Hole type下拉框中选择钻孔的类型。有如下三种选择:

Circle Drill:圆形钻孔; Oval Slot:椭圆形孔; Rectangle Slot:矩形孔。 在Plating下拉框中选择孔的金属化类型,常用的有如下两种: Plated:金属化的; Non-Plated:非金属化的。 一般的通孔元件的管脚焊盘要选择金属化的,而元件安装孔或者定位孔则选择非金属化的。 在Drill diameter编辑框中输入钻孔的直径。如果选择的是椭圆或者矩形孔则是Slot size X,Slot size Y两个参数,分别对应椭圆的X,Y轴半径和矩形的长宽。 一般情况下只要设置上述几个参数就行了,其它参数默认就可以。设置好以后单击Layers标签,进入如图1.2所示界面。

图1.2 Pad Designer Layers界面 如果制作的是表贴元件的焊盘将 Singel layer mode 复选框勾上。需要填写的参数有: BEGINLAYER层的Regular Pad; SOLDEMASK_TOP层的Regular Pad; PASTEMASK_TOP层的Regular Pad。 如图1.3所示。 图1.3 表贴元件焊盘设置 如果是通孔焊盘,需要填写的参数有: BEGINLAYER层的Regular Pad,Thermal Relief,Anti Pad;DEFAULTINTERNAL层的Regular Pad,Thermal Relief,Anti Pad;

通孔回流工艺解析经典版

通孔回流焊接的作用 一.什么叫通孔回流焊接技 在传统的电子组装工艺中,对于安装有过孔插装元件采用波峰焊接技术。但波峰焊接有许多不足之处:不适合高密度、细间距元件焊接;桥接、漏焊较多;需喷涂助焊剂; PCB板受到较大热冲击翘曲变形。因此波峰焊接在许多方面不能适应高精密度电子组装技术的发展。为了适应这种高精密度表面组装技术的发展,解决以上焊接难点的措施是采用通孔回流焊接技(THRThrough-holeReflow),又称为穿孔回流焊PIHR(Pin-in-HoleReflow)。该技术原理是在PCB板完成贴片后,使用一种安装有许多针管的特殊钢网模板,调整模板位置使针管与插装元件的过孔焊盘对齐,使用刮刀将模板上的锡膏漏印到焊盘上,然后安装插装元件,最后插装元件与贴片元件同时通过回流焊完成焊接。从中可以看出穿孔回流焊相对于传统工艺的优越性:首先是减少了工序,省去了波峰焊这道工序,节省了人工费用,在效率上也得到了提高;其次回流焊相对于波峰焊,产生桥接的可能性要小的多,这样就提高了一次通过率。穿孔回流焊相对传统工艺在生产效率、先进性上都有很大优势。通孔回流焊接技术起源于日本SONY公司,20世纪90年代初已开始应用,但它主要应用于SONY自己的产品上,如电视调谐器及CDWalkman。 通孔回流焊有时也称作分类元件回流焊,正在逐渐兴起。它可以去除波峰焊环节,而成为PCB混装技术中的一个工艺环节。通孔回流焊最大的好处就是可以在发挥表面贴装制造工艺的优点的同时使用通孔插件来得到较好的机械联接强度。对于较大尺寸的PCB板的平整度不能够使所有表面贴装元器件的引脚都能和焊盘接触,同时,就算引脚和焊盘都能接触上,它所提供的机械强度也往往是不够大的,很容易在产品的使用中脱开而成为故障点。尽管通孔回流焊可发取得偿还好处,但是在实际应用中通孔回流焊仍有几个缺点,锡膏量大,这样会增加因助焊剂的挥了冷却而产生对机器污染的程度,需要一个有效的助焊剂残留清除装置。通孔回流焊另外一点是许多连接器并没有设计成可以承受通孔回流焊的温度,早期通孔回流焊基于直接红外加热的回流焊炉子已不能适用,这种回流焊炉子缺少有效的热传递效率来处理一般表面贴装元件与具有复杂几何外观的通孔连接器同在一块PCB上的能力。只有大容量的具有高的热传递的强制对流通孔回流焊炉子,才有可能实现通孔回流,并且也得到实践证明,剩下的问题就是如何保证通孔中的锡膏与元件脚有一个适当的回流焊温度曲线。随着工艺与元件的改进,通孔回流焊也会越来越多被应用。影响回流焊工艺的因素很多,也很复杂,需要工艺人员在生产中不断研究探讨,将从多个方面来进行探讨。 二.通孔回流焊接工艺的特点 1. 通孔回流焊与波峰焊相比的优点 (1)通孔回流焊焊接质量好,不良比率PPM(百万分率的缺陷率)可低于20。 (2)虚焊、连锡等缺陷少,返修率极低。 (3)PCB布局的设计无须像波峰焊工艺那样特别考虑。 (4)工艺流程简单,设备操作简单。 (5)通孔回流焊设备占地面积少,因其印刷机及回流炉都较小,故只需较小的面积。 (6)无锡渣问题。 (7)机器为全封闭式,干净,生产车间里无异味。 (8)通孔回流焊设备管理及保养简单。 (9)印刷工艺中采用了印刷模板,各焊接点及印刷的焊膏量可根据需要调节。

船体结构开孔及补强规则

船体结构开孔及补强规则 1 范围 本标准规定了船体构件上的应力区域,船体结构开孔(含开口、切口)规则及补强形式。 本标准适用于钢质海船(船长≥20m)建造过程中管系、电缆穿过船体构件时的开孔规则及补强形式, 其它类型船舶及海上工程设施可参照执行。 2. 船体结构开孔规则 2.1 开孔基本原则 2.1.1 开孔形状一般为圆形或腰圆形,孔长轴应沿结构跨度方向或船长方向布置,如需矩形开孔时,其四角需有足够大的圆角,圆角半径R≥h/8(h为孔高)且R≥30。 2.1.2 开孔应远离流水孔、透气孔、减轻孔、人孔、型材贯穿孔等。 2.1.3 开孔边缘应光顺,无影响强度的缺口。 2.1.4 在强构件腹板上开孔时,其开孔位置应尽可能设置在构件的中和轴处或偏近骨架带板(即甲板、壁板或外板)一边,避免在近面板处开孔。 2.1.5 所有肋板、旁桁材上均应开人孔; 所有肋板、旁桁材、纵骨均应有适当的流水孔、透气孔,并应考虑泵的抽吸率;除轻型肋板外,开孔的高度应不大于该处双层底高度的50%, 否则应予加强。各肋板开孔位置在船长方向应尽量按直线排列, 以便利人员出入。在肋板的端部和横舱壁处的 1 个肋距内的旁桁材上, 不应开人孔和减轻孔, 否则开孔边缘应予加强,肋板及旁桁材在支柱下的部分一般不应开孔, 否则应作有效加强。 2.1.6 船中 0.75L 区域内双层底中桁材不允许开孔,特殊情况下必须开孔时,应予以有效加强;船中0.75L 以外中桁材上开孔高度不应大于该处中桁材高度的40%。 2.1.7高强度钢构件尽量少开孔,若开孔应采用圆形或腰圆形。 2.1.8 开孔边缘不要靠近板缝,至少离开50mm;开孔与板缝相交时,孔边缘离板缝不小于75mm,孔中心与板缝距离要尽量小,见图1。 图1 2.1.9 当梁上有密集的小开孔且间距又不满足对开孔间距的要求时,则开孔的宽度和长度的计算值应以全部开孔的最大外轮廓尺寸作为开孔计算的宽度和长度,密集小孔可扩为一腰圆孔。 2.1.10 开孔总长度不能超过0.6 肋距(或0.6 纵骨间距),开孔应分散,不能同时密集在邻近的肋距(或纵骨间距)内。 2.1.11 在船舯0.5L 区域内的强力甲板上开孔,其圆角半径为开口宽度的1/24(Rmin≥300mm)。如舱口围板为套环形式时,圆角半径Rmin≥150mm。 1

Allegro元件封装(焊盘)制作方法总结

Allegro元件封装(焊盘)制作方法总结 ARM+Linux底层驱动 2009-02-27 21:00 阅读77 评论0 字号:大中小 https://www.360docs.net/doc/ff8041964.html,/html/PCBjishu/2008/0805/3289.html 在Allegro系统中,建立一个零件(Symbol)之前,必须先建立零件的管脚(Pin)。元件封装大体上分两种,表贴和直插。针对不同的封装,需要制 作不同的Padstack。 Allegro中Padstack主要包括以下部分。 1、PAD即元件的物理焊盘 pad有三种: 1. Regular Pad,规则焊盘(正片中)。可以是:Circle 圆型、S quare 方型、Oblong 拉长圆型、Rectangle 矩型、Octagon 八 边型、Shape形状(可以是任意形状)。 2. Thermal relief 热风焊盘(正负片中都可能存在)。可以是: Null(没有)、Circle 圆型、Square 方型、Oblong 拉长圆型、 Rectangle 矩型、Octagon 八边型、flash形状(可以是任意形 状)。 3. Anti pad 抗电边距(负片中使用),用于防止管脚与其他的网 络相连。可以是:Null(没有)、Circle 圆型、Square 方型、 Oblong 拉长圆型、Rectangle 矩型、Octagon 八边型、Shape形 状(可以是任意形状)。 2、SOLDERMASK:阻焊层,使铜箔裸露而可以镀涂。 3、PASTEMASK:胶贴或钢网。 4、FILMMASK:预留层,用于添加用户需要添加的相应信息,根据需要使用。 表贴元件的封装焊盘,需要设置的层面及尺寸: Regular Pad: 具体尺寸根据实际封装的大小进行相应调整后得到。推荐使用《IPC-SM-78 2A Surface Mount Design and Land Pattern Standard》中推荐的尺寸进行尺寸设计。同时推荐使用IPC-7351A LP Viewer。该软件包括目前常用的大多数S

关于回流焊工艺发展的讨论

关于回流焊工艺发展的讨论 2003-6-18 9:00:31 文章作者:本站新闻管理员阅读818次 双击鼠标自动滚屏,单击停止最近几年,SMT生产技术已发生了巨大的变化,其中:生产标准的改变,新型焊膏的利用、不同基材的出现,以及元器件本身材料和设计的革新都使得热处理工艺不断发展。新型元器件的设计动力是来自于产品小型化的不断驱使。这些新型元器件封装包括:BGA(球栅阵列)、COB(裸芯片)、CSP(微型封装)、MCM(多芯片模块),以及flip chip(倒装片)等。产品小型化回流焊使得元器件越做越小,并使管脚数增加,使间距变小。另外为减少成本,免清洗和低残留焊膏使用的更加广泛,与之相应的是氮气的使用也随之增加。市场对手持式电子产品的不断需求始终是一个强大的驱动力,它使得封装工艺必须适应这些产品的技术要求。因此更小、更密、更轻的组装技术,以及更短的产品周期、更多、更密的I/O引线,更强的可操控性----都把回流焊技术提到一个新的层次上来讨论。同时也对热处理工艺的控制手段和设备提出了新的要求。 考虑到这些压力,我们提出了一个简单的设想图,其中的一些方案可以回答回流焊工艺今后会遇到的挑战。 氮气惰性保护 使用惰性气体,一般采用氮气,这种方法在回流焊工艺中已被采用了相当长的一段时间,但它的价格还是一个问题。因为惰性气体可以减少焊接过程中的氧化,因此,这种工艺可以使用活性较低的焊膏材料。这一点对于低残留物焊膏和免清洗尤为重要。另外,对于多次焊接工艺也相当关键。比如:在双面板的焊接中,氮气保护对于带有OSPs的板子在多次回流工艺中有很大的优势,因为在N2的保护下,板上的铜质焊盘与线路的可焊性得到了很好的保护。使用氮气的另一个好处是增加表面张力,它使得制造商在选择器件时有更大的余地(尤其是超细间距器件),并且增加焊点表面光洁度,使薄型材料不易褪色。真正最大的好处是降低了成本。氮气保护的费用取决于各种各样的因素,包括氮气在机器中使用的位置,氮气的利用率等。当然,我们通常感觉氮气消耗是一种工艺过程中额外的费用,因此总是想方设法减少氮气的消耗。目前焊膏的化学成份也在不断的改进提高,以便将来的工艺中不再使用氮气保护;或者至少在较高的O2浓度值下(比如:1000ppm对比目前为50ppm)取得良好的焊接效果,以便减少氮气的用量。对于是否使用氮气的保护,我们必须综合考虑许多问题,包括:产量要求的质量等级,以及每一对应的氮气消耗费用。使用氮气是有费用的问题,但是如果将它对提高产量与质量所带来的好处计算进来,那么它的费用是相对微不足道的。 如果焊接炉不是强制回流的那一种,并且气流是分层状态,那么氮气的消耗是比较容易控制的。但是,目前大多数炉的工作方式都是大容量循环强制对流加热,炉体内的气流是在不停的流动,这给氮气的控制与消耗提出了一个新的难题。一般,我们采取这几种方法降低氮气用量。首先,必须减少炉体进口的尺寸,尤其是垂直方向上的开口尺寸,使用遮挡板、卷帘幕,或者利用一些其它的东西来堵住进出口的孔隙。由遮挡板、卷帘幕向下形成的隔离区可以阻挡氮气的外泄,并且使外部的空气无法进入炉体内部,也有些回流炉是采用自动的

(情绪管理方法)压力容器的开孔与补强

(情绪管理方法)压力容器的开孔与补强

第13章 压力容器的开孔与补强 本章重点内容及对学生的要求: (1) 回转壳体上开小孔造成的应力集中; (2) 开孔补强的原则、补强结构和补强计算; (3) 不另行补强的要求; (4) GB150-98对容器开孔及补强的有关规定。 第一节 容器开孔附近的应力集中 1、 相关概念 (1)容器开孔应力集中(Opening and stress concentration ) 在压力容器或设备上开孔是化工过程操作所决定的,由于工艺或者结构的需要,容器上经常需要开孔并安装接管,例如:人孔、手孔、进料与出料口等等。容器开孔接管后在应力分布与强度方面会带来下列影响: ◆ 开孔破坏了原有的应力分布并引起应力集中。 ◆ 接管处容器壳体与接管形成结构不连续应力。 ◆ 壳体与接管连接的拐角处因不等截面过渡而引起应力集中。 上述三种因素均使开孔或开孔接管部位的引力比壳体中的膜应力大,统称为开孔或接管部位的应力集中。 (2)应力集中系数(stress concentration factor ) 常用应力集中系数Kt 来描述开孔接管处的力学特性。若未开孔时的名义应力为σ,开孔后按弹性方法计算出的最大应力为σmax ,则弹性应力集中系数为: σ σmax =t K (1) 压力容器设计中对于开孔问题研究的两大方向是: ? 研究开孔应力集中程度,估算K t 值; ? 在强度上如何使因开孔受到的削弱得到合理的补强。 2、平板开小孔的应力集中 Fig. 1 Variation in stress in a plate containing a circular hole and subjected to uniform tension 设有一个尺寸很大的巨型薄平板,开有一个圆孔,其小圆孔的应力集中问题可以利用弹性力学的方法进行求解。承受单向拉伸应力开小圆孔的应力集中如图1所示,只要板宽在孔径的5倍以上,孔附近的应力分量为:

开孔补强

目录 1前言及概念3 1.1开孔补强的适应范围和方法 (3) 1.2满足开孔条件时,可采用的三种补强方法 (3) 1.3开孔补强的目的 (4) 1.4补强结构(补强元件类型) (4) 1.4.1加强管补强 (4) 1.4.2整体锻件补强 (4) 1.4.3加强圈的补强 (4) 1.5壳体开孔的有关规定 (5) 1.5.1允许不补强时开的最大孔直径 (5) (5) 1.5.2壳体上允许开的最大孔直径d max 1.6等面积补强计算方法 (6) 1.6.1各国压力容器规范主要采用的准则(补强准则的种类) (6) 1.6.2等面积补强的原则 (6) 1.6.3等面积补强计算方法 (6) 2工艺设计 8 2.1设计要求 (8) 2.2连续釜式反应器工艺设计 (8) 2.2.1单段连续釜式反应器 (8) 2.2.2反应器直径和高度的计算 (9) 3 机械设计9 3.1手孔的开孔补强计算 (9) 3.1.1计算是否需要补强 (10) 3.1.2计算开孔失去的面积A (10) 3.1.3计算有效补强面积A (11) 3.2进料口的开孔补强计算 (11) 3.2.1计算是否需要补强 (11) 4补强结构图12 5总结13 6参考文献 13

1前言及概念 在日常的压力容器设计工作中,经常会遇到压力容器开孔补强问题。压力容器开孔以后,不仅整体强度受到削弱,而且还因开孔引起的应力集中造成开孔边缘局部的高应力,加上接管上有时还有其他的外载荷所产生的应力及热应力,而容器材料、以及开孔结构在制造和焊接过程中又不可避免地会形成缺陷和残余应力,开孔和接管附近就成为压力容器的薄弱部位,于是开孔附近就往往成为压力容器的破坏源一一主要是疲劳破坏和脆性裂口。因此,按照GBl50-1998Ⅸ钢制压力容器》的规定,在压力容器设计过程中必须充分考虑开孔的补强问题。 1.1开孔补强的适应范围和方法 (1)当其内径Di≤1500mm时,开孔最大直径d≤1/2Di,且d≤520mm;当其内径D≥1500mm时, 开孔最大直径d≤l/3Di,且d≤1000mm; (2)凸形封头或球壳的开孔最大直径d≤1/2Di; (3)锥壳(或锥形封头)的开孔最大直径d≤1/3Di,Di为开孔中心处的锥壳内直径; (4)在椭圆形或碟形封头过渡部分开孔时,其孔的中心线宜垂直于封头表面。 1.2满足开孔条件时,可采用的三种补强方法 (1)补强圈补强 补强圈补强结构简单,制造方便,有一定的补强效果。但和其它补强结构相比,补强区较为分散,补强效果不佳,补强后的应力集中系数比较大。由于补强圈并未和壳体、接管形成整体,所以其抗疲劳性很差,一般常用于静压、常温下的中低压容器。对于缺口敏感性较高的低合金高强度钢制容器,采用此种补强结构时尤需慎重,高温、高压或承受变载荷的容器,则不宜采用此种补强形式。鉴于补强圈搭接结构会引起较大的局部应力,且高强度钢的淬硬性强,易产生焊接裂纹,故在超出GBl50—1998对其适用条件范围时,宜采用整锻件补强或整体加厚壳体补强。 (2)整锻件补强(包括用全焊透焊缝连接的厚壁管补强) 采用整锻件补强,所有补强区域集中在应力集中区,能有效地降低应力集中系数,故补强效果好。由于补强件和壳体、接管之间的焊接采用对接焊缝,焊接质量可保证,并使焊缝及热影响区离开最大应力点的位置,故抗疲劳性能好。常用于o S≥500MPa的容器开孔及在低温、高温或受交变载荷的大直径容器开孔。缺点是锻件供应困难,制造繁琐,成本较高,只在重要的设备中使用。采用厚壁管补强,接管的加厚部分处于最大的应为区域内,比补强圈更能有效地降低应力集中系数。这种形式结构简单,制造与检验都很方便,但必须保证全焊透焊接。对于低合金高强度钢,由于它比一般低碳钢有较高的缺口敏感性,所以一般都采用厚壁管补强型式。 (3)整体加厚壳体补强 整体加厚壳体补强结构是以增加整个简体或封头的壁厚来降低开孔附近的应力,其开孔补强计算可按等面积补强法进行计算。根据理论和实验分析,开孔后的应力集中现象有明显

制作焊盘(元件封装)步骤

制作焊盘(元件封装)步骤 先制作引脚焊盘,再制作元件封装。 焊接通孔-焊盘制作 1.查元件/接插件数据手册(Datasheet),找到“Layout Recommendation”或“Mounting Pattern”页。 2.找到通孔推荐钻孔尺寸,比如: 如图Ф0.89x10 其中0.89即为推荐钻孔直径,x10 表示同样的孔有10个。 3. (一般取0.3mm足够焊接操作) 比如: 钻孔直径为Ф0.89,则焊盘外径可取Ф1.19mm或Ф1.2mm。 4. 足够。 比如:钻孔直径为Ф0.89,焊盘外径取Ф1.2mm,则Soldermask直径可取Ф1.3mm。5.确定热风焊盘(Flash Symbol)(两种): 方热风焊盘(PIN1)命名: str A x A o B x B (命名规则) 解释: str: Square Thermal Relief;方形散热槽 A x A: 确定阻焊盘Anti pad 边长= A; B x B: 内边长;

圆热风焊盘命名: tr ID x OD x SW – SA (命名规则) 解释: tr: Thermal Relief;散热槽 内径; 一般取焊盘外径即可。 OD: Out Diameter 外径; ) 一般加0.1mm足够。 保留整数位,一般取0.5mm。 SA:Spoke Angle 开口角度。 SA = 45度。 6.给通过孔焊盘命名(两种): 方焊盘(PIN1)命名: A Sq B d A: 正方形焊盘边长;B:钻孔直径;Sq: Square; d: 钻孔的孔壁必须上锡 比如:2Sq1p7d 方焊盘,正方形焊盘边长2mm,钻孔直径1.7mm。 圆焊盘命名: A Cir B d A: 焊盘外径B:钻孔直径;Cir:Circle;d: 钻孔的孔壁必须上锡 比如:2Sq1p7d 圆焊盘,焊盘外径2mm,钻孔直径1.7mm。 7.启动软件“Allegro PCB Design GXL”制作热风焊盘。 File→New, Drawing Type选择:Flash Symbol。。。。。 设置Setup→ Design Parameters→ Design, 单位选Millimeter; Accuracy: 4 修改Extents区域。 设置Setup→ Grid, 设置格点参数。 A:制作方热风焊盘: Shape→ Filled shape 或者Polygon,然后画出图形。 B:制作圆热风焊盘: Add→ Flash, 然后输入参数,确定即可。 8.启动软件“Pad Designer(Pad Editor)”制作通过孔焊盘(PIN1方焊盘)。 File→New, Padstack Type 选择:Thru Pin; Padstack name 选择要保存的目录,再输入孔名,比如:Pad1p2Sq0p89d (方焊盘)。 窗口下边栏修改单位Units:Millimeter; 精度(小数点位数)Decimal places: 4; Start页:Select Padstack usage:Thru Pin; Select the default pad geometry: Square;(方焊盘) Drill 页:Hole type:Circle;(钻孔形状:圆孔)

通孔回流焊接的工艺技术

通孔回流焊接的工艺技术如图2,可实现在单一步骤中同时对通孔元件和表面贴装元件(SMC/SMD)进行回流焊。相对传统工艺,在经济性、先进性上都有很大的优势。所以,通孔回流工艺是电子组装中的一项革新,必然会得到广泛的应用。 二通孔回流焊接工艺与传统工艺相比具有以下优势: 1、首先是减少了工序,省去了波峰焊这道工序,多种操作被简化成一种综合的工艺过程; 2、需要的设备、材料和人员较少; 3、可降低生产成本和缩短生产周期; 4、可降低因波峰焊而造成的高缺陷率,达到回流焊的高直通率。; 5、可省去了一个或一个以上的热处理步骤,从而改善PCB可焊性和电子元件的可靠性,等等。 尽管用通孔回焊可得到良好的工艺效果,但还是存在一些工艺问题。 1、在通孔回焊过程中锡膏的用量比较大,由于助焊剂挥发物质的沉积会增加对机器的污染,因而回流炉具有有效的助焊剂管理系统是很重要的; 2、对THT元件质量要求高,要求THT元件能经受再流焊炉的热冲击,例如线圈、连接器、屏蔽等。有铅焊接时要求元件体耐温235℃,无铅要求260℃以上。许多THT元件尤其是连接器无法承受回流焊温度;电位器、铝电解电容、国产的连接器、国产塑封器件等不适合回流焊工艺。 3、由于要同时兼顾到THT元件和SND元件,使工艺难度增加。 本文重点是确定对通孔回流工艺质量有明显影响的各种因素,然后将这些因素划分为材料、设计或与工艺相关的因素,揭示在实施通孔回流工艺之前必须清楚了解的关键问题。 1. 通孔回流焊焊点形态要求 2. 获得理想焊点的锡膏体积计算 3. 锡膏沉积方法 4. 设计和材料问题 5. 贴装问题 6. 回流温度曲线的设定 下面将逐项予以详细描述。

Pad Designer(Cadence焊盘制作)

Pad Designer(Cadence焊盘制作) 1.打开软件 (3) 1.Pad Designer(用于制作过孔、表贴、通孔焊盘) (3) 2.PCB Editor(用于制作Flash热风焊盘,PCB封装库) (4) 2.焊盘的制作 (6) 1.热风焊盘的制作(Flash) (6) 2.通孔焊盘制作 (7) 3.贴片焊盘制作 (8) 4.过孔的制作 (10) 5.MARK点的制作 (12) 3.修改添加器件焊盘、PCB封装、MARK点、过孔库路径 (14) 4.元件封装的制作 (15) 1.打开PCB Editor软件 (15) 2.创建元器件封装 (15) 3.设置图纸尺寸 (16) 4.设置格点 (16) 5.放置焊盘 (17) 6.加入装配层框 (18) 7.加入丝印框 (18) 8.放置Place Bound(防止器件重叠) (19) 9.放置参考编号 (19) 10.File------Save As保存在器件库路径下 (20) 设计目的:制作一个USB的PCB封装,如图:

1.打开软件 1.Pad Designer(用于制作过孔、表贴、通孔焊盘)

2.PCB Editor(用于制作Flash热风焊盘,PCB封装库) 注:此设计仅用于金属化有电气连接属性的通孔类焊盘设计制作,表贴器件可不执行此操作。 根据器件管脚尺寸来确定: 通孔直径=管脚直径+0.3mm flash焊盘内径=通孔直径+0.5mm flash焊盘外径=通孔直径+0.8mm 开口尺寸=通孔直径-0.3mm

2.焊盘的制作 1.热风焊盘的制作(Flash) 1.打开PCB Editor软件 2.选择file-------New 3.选择Add-------Flash

焊接的六大缺陷,产生原因、危害

焊接的六大缺陷,产生原因、危害、预防措施都在这了 一、外观缺陷 外观缺陷(表面缺陷)是指不用借助于仪器,从工件表面可以发现的缺陷。常见的外观缺陷有咬边、焊瘤、凹陷及焊接变形等,有时还有表面气孔和表面裂纹。单面焊的根部未焊透等。 A、咬边 是指沿着焊趾,在母材部分形成的凹陷或沟槽,它是由于电弧将焊缝边缘的母材熔化后没有得到熔敷金属的充分补充所留下的缺口。 产生咬边的主要原因:是电弧热量太高,即电流太大,运条速度太小所造成的。焊条与工件间角度不正确,摆动不合理,电弧过长,焊接次序不合理等都会造成咬边。直流焊时电弧的磁偏吹也是产生咬边的一个原因。某些焊接位置(立、横、仰)会加剧咬边。咬边减小了母材的有效截面积,降低结构的承载能力,同时还会造成应力集中,发展为裂纹源。 咬边的预防:矫正操作姿势,选用合理的规范,采用良好的运条方式都会有利于消除咬边。焊角焊缝时,用交流焊代替直流焊也能有效地防止咬边。 B、焊瘤 焊缝中的液态金属流到加热不足未熔化的母材上或从焊缝根部溢出,冷却后形成的未与母材熔合的金属瘤即为焊瘤。焊接规范过强、焊条熔化过快、焊条质量欠佳(如偏芯),焊接电源特性不稳定及操作姿势不当等都容易带来焊瘤。在横、立、仰位置更易形成焊瘤。 焊瘤常伴有未熔合、夹渣缺陷,易导致裂纹。同时,焊瘤改变了焊缝的实际尺寸,会带来应力集中。管子内部的焊瘤减小了它的内径,可能造成流动物堵塞。 防止焊瘤的措施:使焊缝处于平焊位置,正确选用规范,选用无偏芯焊条,合理操作。C、凹坑

凹坑指焊缝表面或背面局部的低于母材的部分。 凹坑多是由于收弧时焊条(焊丝)未作短时间停留造成的(此时的凹坑称为弧坑),仰立、横焊时,常在焊缝背面根部产生内凹。凹坑减小了焊缝的有效截面积,弧坑常带有弧坑裂纹和弧坑缩孔。 防止凹坑的措施:选用有电流衰减系统的焊机,尽量选用平焊位置,选用合适的焊接规范,收弧时让焊条在熔池内短时间停留或环形摆动,填满弧坑。 D、未焊满 未焊满是指焊缝表面上连续的或断续的沟槽。填充金属不足是产生未焊满的根本原因。规范太弱,焊条过细,运条不当等会导致未焊满。 未焊满同样削弱了焊缝,容易产生应力集中,同时,由于规范太弱使冷却速度增大,容易带来气孔、裂纹等。 防止未焊满的措施:加大焊接电流,加焊盖面焊缝。 E、烧穿 烧穿是指焊接过程中,熔深超过工件厚度,熔化金属自焊缝背面流出,形成穿孔性缺。 焊接电流过大,速度太慢,电弧在焊缝处停留过久,都会产生烧穿缺陷。工件间隙太大,钝边太小也容易出现烧穿现象。 烧穿是锅炉压力容器产品上不允许存在的缺陷,它完全破坏了焊缝,使接头丧失其联接飞及承载能力。 防治措施:选用较小电流并配合合适的焊接速度,减小装配间隙,在焊缝背面加设垫板或药垫,使用脉冲焊,能有效地防止烧穿。 F、其他表面缺陷 (1)成形不良指焊缝的外观几何尺寸不符合要求。有焊缝超高,表面不光滑,以及焊缝过宽,焊缝向母材过渡不圆滑等。 (2)错边指两个工件在厚度方向上错开一定位置,它既可视作焊缝表面缺陷,又可视作装配成形缺陷。 (3)塌陷单面焊时由于输入热量过大,熔化金属过多而使液态金属向焊缝背面塌落, 成形后焊缝背面突起,正面下塌。 (4)表面气孔及弧坑缩孔。 (5)各种焊接变形如角变形、扭曲、波浪变形等都属于焊接缺陷O角变形也属于装配成形缺陷。 二、气孔和夹渣

thr通孔回流焊技术要求(1)

通孔回流焊技术要求 近年来,表面贴装技术(SMT)迅速发展起来,在电子行业具有举足轻重的位置。除了全自动化生产规模效应外,SMT还有以下的技术优势:元件可在PCB的两面进行贴装,以实现高密度组装;即使是最小尺寸的元件也能实现精密贴装,因此可以生产出高质量的PCB组件。 然而,在一些情况下,这些优势随着在PCB上元件贴着力的减少而削弱。让我们观察图1的例子。SMT元件的特点是设计紧凑,并易于贴装,与通孔的连接器在尺寸和组装形式上有明显的区别。 图1 PCB上组装有SMT元件(左)和一个大理通孔安装的连接器(右) 用于工业领域现场接线的连接器通常是大功率元件。可满足传输高电压、大电流的需要。因此设计时必须考虑到足够的电气间隙与爬电距离,这些因素最终影响到元件的尺寸。 此外,操作便利性、连接器的机械强度也是很重要的因素。连接器通常是PCB主板与“外界部件”通信的“接口”,故有时可能会遇到相当大的外力。通孔技术组装的元件在可靠性方面要比相应的SMT元件高很多。无论是强烈的拉拽、挤压或热冲击,它都能承受,而不易脱离PCB。 从成本考虑,大部分PCB上SMT元件约占80%,生产成本仅占60%;通孔元件约占20%,生产成本却占40%,如图2所示。可见,通孔元件生产成本相对较高。而对许多制造公司来说,今后面临的挑战之一便是开发采用纯SMT工艺的印刷线路板。

图2 带有通孔无件和SMT元件的PCB 根据生产成本以及对PCB的影响,SMT+波峰焊和SMT+压接技术(press in)等现有的工艺还不完全令人满意,因为在现有的SMT工序需要进行二次加工,不能一次性完成组装。 这就对采用通孔技术的元件提出了下列要求:通孔元件与贴片元件应该使用同样的时间、设备和方法来完成组装。 THR如何与SMT进行整合 根据上述要求发展起来的技术,称之为通孔回流焊技术(Through-hole Reflow,THR),又叫“引脚浸锡膏(pin in paste,PIP)”工序,如图3所示。 图3 通孔回流焊技术的工序

BGA焊盘设计的工艺性要求

BGA焊盘设计的工艺性要求 引言 设计师们在电路组件选用BGA器件时将面对许多问题;印制板焊盘图形,制造成本,可加工性与最终产品的可靠性。组装工程师们也会面对许多棘手问题是;有些精细间距BGA器件甚至至今尚未标准化,却已经得到普遍应用。本文将要阐述是使用BGA器件时,与SMT组装工艺一些直接相关的主要问题(特别当球引脚阵列间距从1.27mm减小到0.4mm),这些是设计师们必须清楚知道。 使用BGA封装技术取代周边引脚表贴器件,出自于为满足电路组件的组装空间与功能的要求。例如周边引脚器件QFP,引脚从器件封装实体4条周边向外伸展。这些引脚提供器件与PCB间的电路及机械的连接。BGA器件的互连是通过器件封装底部的球状引脚实现的(如图1所示)。球引脚可由共晶Pb/Sn合 金或含90%Pb的高熔点材料制成。 图 1 从QFP至WS-CSP封装演变,芯片与封装尺寸越来越小。 一般BGA器件的球引脚间距为1.27mm(0.050″)―1.0mm(0.040″)。小于1.0mm(0.040″) 精细间距, 0.4mm(0.016″)紧密封装器件已经应用。这个尺寸表示封装体的尺寸已缩小到接近被封装的芯片大小。封装体与芯片的面积比为1.2:1。此项技术就是众所周知的芯片级封装(CSP)或称之为精细间距BGA (F BGA)。芯片级封装的最新发展是晶圆规模的芯片级封装(WS-CSP),CSP的封装尺寸与芯片尺寸相同。 BGA封装的缺点是器件组装后无法对每个焊点进行检查,个别焊点缺陷不能进行返修。有些问题在设计阶段已经显露出来。随着封装尺寸的减少,制造过程的工艺窗口也随之缩小。 周边引脚器件封装已实现标准化,而BGA球引脚间距不断缩小,现行的技术规范受到了.限制,且没有完全实现标准化。尤其精细间距BGA器件,使得在PCB布局布线设计方面明显受到更多的制约。综上所述,设计师们必须保证所选用的器件封装形式能够SMT组装的工艺性要求相适应。 通常,制造商会对某些专用器件提供BGA印制板焊盘设计参数,于是设计师只能照搬,使用没有完全成熟的技术。当BGA器件尺寸与间距减小,产品的成本趋于增高,这是加工与产品制造技术高成本的结果。设计师必须对制造成本,可加工性与可靠性进行巧妙处理。 为了支持BGA器件的基本物理结构,必须采用先进的PCB设计与制造技术。信号线布线原先是从器件周边走线,现应改为从器件底部下面PCB的空闲部分走线,这球引脚间距大的BGA器件并不是难题,球引脚阵列的行列间有足够的信号线布线空间。但对球引脚间距小的BGA器件,球引脚间内部信号只能使用更窄的导线布线(图2)。

焊接应力变形的产生原因与控制措施

焊接应力变形的产生原因与控制措施 无锡威孚力达催化净化器有限责任公司王习宇[摘要] 近年来,汽车行业发展迅猛,各主机厂在提升产量的同时,对于产品质量的要求也大幅提高。为应对巨大的市场冲击,我们威孚力达应采取相应措施,来迎接机遇和挑战。目前我司焊接向着自动化、集成化、高精度、高质量的方向发展,如何采取措施减小金属构件在焊接工序中发生的应力与应变,从而提高焊接工序的精度以及产品的总体质量,有着十分重要的现实意义。本文主要叙述了焊接应力变形与控制方法。 [关键词] 威孚力达焊接变形焊接应力产生原因控制措施

国内现状 随着我国汽车产业的高速发展,焊接技术在汽车工程中得到大量的应用,焊接工件尤其是法兰焊接变形也成为人们密切关注的焦点。在焊接过程中,焊接残余应力和焊接变形会严重影响制造过程、焊接结构的使用性能、焊接接头的抗脆断能力、疲惫强度、抗应力腐蚀开裂和高温蠕变开裂能力。焊接变形在制造过程中也会危及外形与公差尺寸,使制造过程更加困难,当出现题目时还需采取一些费时耗资的附加工序来进行弥补,不仅增加本钱,还可能出现由此工序带来的其他不利因素。因此,要得到高质量的焊接结构必须对这些现象严格控制。焊接应力分析熔化焊接时,被焊金属在热源作用下发生局部加热和熔化,材料的力学性能也会发生明显的变化,而焊接热过程也直接决定了焊缝和热影响区焊后的显微组织、残余应力与变形大小,所以焊接热过程的正确计算和测定是焊接应力和变形分析的条件。因此在焊接过程的模拟研究中,只考虑温度场对应力场的影响,而忽略应力场对温度场的作用。同时,非线性、瞬时作用以及温度相关性效应等也会妨碍正确描述在各种情况下产生的残余应力,并使同一系统化的工作很难完成。为使其简单化,实际中常用焊接性的概念作为一种分类系统,将焊接分解为热力学、力学和显微结构等过程,从而降低了焊接性各种现象的复杂性。图1所示的工艺基础将焊接性分解为温度场、应力和变形场以及显微组织状态场。这种分解针对焊接残余应力和焊接变形的数值分析处理很有价值。在狭义上,焊接性又可理解成所要求的强度性能。影响强度性能的主要因素又包括化学成分、相变显微组织、焊接温度循环、焊后热处理、构件外形、负载条件以及氢含量等。显微组织的转变不仅决定于材料的化学成分,也决定于其受热过程(特别是与焊接有关的过程),特别是它在焊接接头的热影响区和熔化区的影响更加引人留意。 在焊接过程中,由于焊件局部的温度发生变化,产生应力变形。进而导致了构件产生变形。因此,通过对焊接结构及焊接变形的分析,通过对焊接工艺焊件结构设计等方面采取有效措施,从而提高焊接质量。

相关文档
最新文档