液态Sn声致填缝过程中声空化特征及空蚀机制研究

• 作 者: 张博
• 出 处: 哈尔滨工业大学
• 发表日期: 2015年期
• 关键词: 超声波钎焊 声致填缝 超声空化 声压幅值 超声空蚀

超声波辅助钎焊过程中,液态钎料在超声波作用下会产生空化效应,超声空化能够促进和改善母材与钎料的润湿结合。因此超声空化效应直接影响着超声波钎焊的接头性能。本文研究了液体纯Sn在声致填缝过程中的声空化特征与分布,并通过流体模拟计算软件分析其原因;探究超声空蚀作用去膜机制,并分析了空蚀作用效果的影响因素。研究发现,声致填缝过程中的空化结构主要为大体积的稳态空化泡和小体积的瞬态空化泡。随着填缝过程的进行,钎缝中的空化结构由以大体积稳态空化泡为主逐渐变为以小体积的瞬态空化泡为主。同一母材表面填缝过程中的空化强弱受超声振幅和钎缝的尺寸大小影响,振幅越大,间隙越小,空化泡密度越大,分布越均匀,空化作用越强。通过流体模拟计算得到填缝过程中间隙内声压幅值逐渐增大,因此随着填缝的进行稳态空化泡不断地崩溃形成更多小体积的瞬态空化泡,从而使钎缝中的空化结构发生改变。间隙内声压分布与母材表面振动分布保持一致,振幅大小和间隙尺寸影响着钎缝内部最大声压幅值,振幅越大,间隙越小,最大声压幅值越大,对应声空化作用越强。空蚀作用是通过空化泡崩溃产生的微射流和冲击波对母材不断的冲击作用,从而使母材表面产生疲劳破坏而导致的。空蚀作用效果与空化强弱直接相关,母材表面的疲劳强度也影响着空蚀作用效果。