專利名稱：一種超聲振動和電場輔助的釬焊實驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及釬焊實驗技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種超聲振動和電場輔助的釬焊實
驗裝置。
背景技術(shù)：
在電子產(chǎn)品中，釬焊焊點起著連接電器元件與基板的重要作用。隨著電子產(chǎn)品向聞功率、聞密度、聞可罪性及多功能化和無鉛組裝、封裝等方向的迅速發(fā)展，對無鉛焊點的質(zhì)量和可靠性提出了更高的要求。在釬焊過程中，與潤濕、擴(kuò)散、凝固等密切相關(guān)的工藝焊接性較差，常會導(dǎo)致諸如虛焊、厚且界面粗糙的金屬間化合物(MO層開裂、焊縫微觀偏析、焊點剝離和焊盤剝落等焊接缺陷，嚴(yán)重影響焊點質(zhì)量和可靠性。隨著釬料無鉛化發(fā)展的進(jìn)程，此缺陷日顯突出。在釬焊過程中，潤濕性是影響釬焊焊點質(zhì)量和可靠性的關(guān)鍵因素。目前，為了提高釬焊焊點或接頭的可靠性和質(zhì)量，常通過改善釬料潤濕性的方法來實現(xiàn)。釬料的潤濕性與液態(tài)釬料在母材表面的鋪展，氣液、固液界面張力以及材料界面的傳質(zhì)行為有關(guān)。無鉛釬料的潤濕性普遍低于傳統(tǒng)SnPb釬料，因此，現(xiàn)有技術(shù)中常常通過采用強(qiáng)腐蝕釬劑及氣氛保護(hù)等措施來提高無鉛釬料對母材的潤濕以得到性能良好的釬焊接頭或焊點。但是氣氛保護(hù)下的釬焊生產(chǎn)成本高，并且釬劑一般都具有腐蝕性，對釬焊焊點或接頭在服役過程中有不利影響。為了在實現(xiàn)改善釬料潤濕性的前提下，同時達(dá)到在釬焊過程中少用、甚至不用焊劑的目的，現(xiàn)有技術(shù)中存在外加能量輔助的釬焊方法，該釬焊方法可以改善釬料的潤濕性。該釬焊方法有以下兩種:一種是對母材施加超聲波振動載荷，另一種是在釬料與母材的釬焊位置施加靜電場。使用超聲波振動載荷輔助的釬焊方法的現(xiàn)有技術(shù)如200710071744.2號中國發(fā)明專利公開了一種超聲波振動液相焊接設(shè)備，該設(shè)備包括超聲波振動加載裝置和釬焊加熱熱源。上述專利文獻(xiàn)中 研究了 ZnAl釬料在頻率20kHz、振幅10 μ m超聲波振動載荷作用下的潤濕填縫過程；研究表明，超聲波振動在液體中傳播會產(chǎn)生空化作用，借此能夠破除母材表面的氧化膜并促進(jìn)液態(tài)釬料在母材表面的鋪展。但是，單純施加超聲波振動會使液態(tài)釬料在潤濕過程中產(chǎn)生“皮下潛流層”，不利于釬料充分潤濕，釬料潤濕程度有限。在超聲波振動載荷作用下，釬料的潤濕性大多能得到改善，但改善程度有限。使用靜電場輔助的釬焊方法的現(xiàn)有技術(shù)如西安理工大學(xué)李大圣、范志康在《稀有金屬材料與工程》2007年第36卷第6期的論文(論文題目為“電場和元素Cr對Cu/W潤濕性的影響”)中研究了靜電場對Cu/W潤濕的影響。該論文公開了在靜電場作用下進(jìn)行釬料潤濕過程的方法。外加靜電場能在液固界面處形成接觸電勢和電荷富集，從而引起固液界面能降低，并且靜電場能夠促進(jìn)材料界面?zhèn)髻|(zhì)，有利于釬料潤濕，但單一靜電場的作用對釬料潤濕性的改善也很有限。上述外加能量輔助的釬焊方法，不管是單一施加超聲波振動載荷還是單一施加靜電場，都僅能在有限范圍內(nèi)提高釬料的潤濕性，不能顯著提高釬焊焊點的質(zhì)量和可靠性。此夕卜，單一加超聲波振動載荷輔助的釬焊實驗裝置存在加熱環(huán)境均溫性差的缺點；單一加靜電場輔助的釬焊實驗裝置存在靜電場電源品種單一，不能開展靜電場種類、極性等對釬焊過程中的潤濕性影響的實驗研究的缺點。這兩種方法均存在釬焊實驗裝置二次開發(fā)性差的弊端。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種超聲振動和電場輔助的釬焊實驗裝置，以使釬焊過程在超聲波振動載荷和靜電場的共同輔助作用下進(jìn)行。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的超聲振動和電場輔助的釬焊實驗裝置采用如下技術(shù)方案:超聲振動和電場輔助的釬焊實驗裝置，包括用于為實驗材料提供釬焊熱源的加熱系統(tǒng)、用于對實驗材料施加靜電場的靜電場施加系統(tǒng)、用于對實驗材料施加超聲波載荷的超聲波載荷施加系統(tǒng)；所述靜電場施加系統(tǒng)包括靜電場電源、與靜電場電源電連接的上電極板和下電極板，所述下電極板的上表面上設(shè)有用于放置實驗材料的絕緣釬焊工作臺，絕緣釬焊工作臺的臺面是用于放置實驗材料的平面；超聲波載荷施加系統(tǒng)包括提供超聲波振動源的超聲波發(fā)生系統(tǒng)和將超聲波振動傳遞給實驗材料的超聲波振動傳遞系統(tǒng)；所述超聲波發(fā)生系統(tǒng)包括超聲波發(fā)生電源、與超聲波發(fā)生電源連接的壓電陶瓷換能器，超聲波振動傳遞系統(tǒng)包括支架、與支架鉸接擺動連接或彈性擺動連接的用于伸入所述上電極板和下電極板之間的超聲波傳遞桿、固設(shè)于超聲波傳遞桿上的用于壓緊實驗材料的振動壓頭，所述壓電陶瓷換能器固定于超聲波傳遞桿上，所述超聲波傳遞桿伸入上電極板和下電極板之間的部分和振動壓頭均采用可防止對靜電場造成屏蔽的絕緣陶瓷制成。加熱系統(tǒng)包括用于為實驗材料提供釬焊熱源的加熱爐、設(shè)于加熱爐內(nèi)的熱電偶、設(shè)于加熱爐外的與熱電偶連接的用于監(jiān)測和控制實驗材料的周圍環(huán)境溫度的溫度控制儀表，所述上電極板和下電極板設(shè)置于加熱爐中，所述超聲波傳遞桿一端伸出加熱爐之外，所述超聲波發(fā)生電源設(shè)于加熱爐之外。還包括實驗平臺，所述上電極板和下電極板分別通過絕緣體支撐置于實驗平臺上，支撐上電極板 的絕緣體為絕緣柱，支撐下電極板的絕緣體為絕緣板，所述絕緣釬焊工作臺、絕緣板均由具有高強(qiáng)度的氮化硅陶瓷制成，絕緣釬焊工作臺和絕緣板均為圓片形。上電極板與下電極板之間的間距不小于3cm，上電極板和下電極板之間的靜電場強(qiáng)度范圍為O 6.6 kV/cm。所述超聲波傳遞桿上裝配加壓配重。所述靜電場電源是可以提供O 20kV的正直流高壓、負(fù)直流高壓、交流高壓和脈沖高壓的靜電場電源，靜電場電源具有正直流高壓輸出端、負(fù)直流高壓輸出端、交流高壓輸出端、正直流脈沖高壓輸出端以及接地端，靜電場電源的正直流高壓輸出端、負(fù)直流高壓輸出端、交流高壓輸出端、正直流脈沖高壓輸出端以及接地端中的任意兩個分別與上電極板和下電極板的電極引線相連接。所述超聲波發(fā)生系統(tǒng)還包括用于放大振幅的聚能器，所述壓電陶瓷換能器與聚能器連接組合成組合體而一同固定在超聲波傳遞桿上，所述超聲波發(fā)生電源具有O 300W的振動功率和20 40kHz的振動頻率。所述支架包括上下方向?qū)虻幕瑒榆壍篮蛯?dǎo)向滑動裝配于滑動軌道上的與所述超聲波傳遞桿鉸接的滑動套筒，所述超聲波發(fā)生系統(tǒng)的聚能器通過螺絲固定于超聲波傳遞桿的靠近支架一端的頂部，并且聚能器振動方向與超聲波傳遞桿的長度延伸方向垂直。采用本實用新型的超聲振動和電場輔助的釬焊實驗裝置可以使實驗材料在超聲波振動載荷和靜電場的共同輔助下進(jìn)行釬焊實驗過程，克服了現(xiàn)有技術(shù)中單一施加超聲波振動或單一施加靜電場在提高釬焊焊點的質(zhì)量和可靠性方面所存在的局限(無法實現(xiàn)振動載荷與靜電場共同作用，單一加超聲波振動裝置加熱環(huán)境均溫性差，單一加靜電場裝置靜電場電源品種單一，以及兩者均存在實驗裝置二次開發(fā)性差等不足)。超聲波傳遞桿伸入上電極板和下電極板之間的部分和振動壓頭均采用絕緣陶瓷制成，可以防止對靜電場造成屏蔽。本實用新型的超聲振動和電場輔助的釬焊裝置具有功能齊全、安全可靠、使用方便的特點。本實用新型的超聲振動和電場輔助的釬焊實驗裝置拓展了少用、甚至不用釬劑的釬焊技術(shù)研究，既可用于研究實驗材料在超聲波振動載荷和靜電場的復(fù)合作用下的釬焊過程，又可用于開發(fā)研究釬焊新技術(shù)、新工藝。進(jìn)一步的，加熱系統(tǒng)包括加熱爐、熱電偶和溫度控制儀，可以方便監(jiān)測和控制實驗材料的周圍環(huán)境溫度。進(jìn)一步的，上電極板與下電極板之間的間距不小于3cm，可以使實驗過程中的靜電場強(qiáng)度均勻、變化小。進(jìn)一步的 ，靜電場電源具有正直流高壓輸出端、負(fù)直流高壓輸出端、交流高壓輸出端、正直流脈沖高壓輸出端以及接地端，可以使上電極板和下電極板之間產(chǎn)生不同類型的靜電場。

圖1是本實用新型的超聲振動和電場輔助的釬焊實驗裝置的一種實施例的使用狀態(tài)圖；圖2是圖1中超聲波載荷施加系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不意圖；圖3是圖1中靜電場施加系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖1中加熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是圖1中實驗材料的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是圖5中母材的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
本實用新型的超聲振動和電場輔助的釬焊實驗裝置的一種實施例，如圖1 6所示:該裝置包括用于對實驗材料2提供釬焊熱源的加熱系統(tǒng)、用于對實驗材料2施加靜電場的靜電場施加系統(tǒng)、用于對實驗材料2施加超聲波振動載荷的超聲波載荷施加系統(tǒng)。實驗材料2包括具有搭接結(jié)構(gòu)的兩個母材201和置于兩個母材201的搭接面之間的釬料202，在本實施例中，母材201為具有臺階板狀的搭接結(jié)構(gòu)的Cu板，釬料202為薄片狀，釬料置于兩個母材的搭接結(jié)構(gòu)的上、下對應(yīng)的搭接面之間。加熱系統(tǒng)包括具有長方體型內(nèi)腔的用于對實驗材料2提供釬焊熱源的加熱爐20、置于加熱爐20內(nèi)的熱電偶21、設(shè)于加熱爐20外的與熱電偶21控制連接的用于監(jiān)測和控制實驗材料2的周圍環(huán)境溫度的溫度控制儀表22。加熱爐20采用220V交流電供電，受溫度控制儀表22的控制，加熱爐20的工作溫度范圍為室溫至1000°C。加熱爐20內(nèi)還設(shè)有實驗平臺3。靜電場施加系統(tǒng)包括靜電場電源38、與靜電場電源38電連接的上下相對間隔設(shè)置的上電極板30和下電極板31。本實施例中上電極板30與下電極板31之間的間距為4cm。上電極板30和下電極板31分別通過絕緣體支撐設(shè)置于實驗平臺3上，下電極板31的上表面上設(shè)有用于放置實驗材料2的絕緣釬焊工作臺33，絕緣釬焊工作臺33的臺面是用于放置實驗材料2的平面。上電極板30和下電極板31上均焊接有由耐熱鋼制成的接線柱35，接線柱35連接有電極引線36，電極引線36 —端通過螺母緊固連接于接線柱35上、另一端與設(shè)于電熱爐外部的靜電場電源38連接。電極引線36上套有用于將電極引線36與加熱爐20絕緣的絕緣套管37。熱電偶21的金屬絲與電極引線36、上電極板30和下電極板31之間的最小距離均不小于3cm。在本實施例中，上電極板和下電極板31均為采用美國牌號304不銹鋼制成的圓形平板，且上電極板30的直徑大于下電極板31直徑，支撐上電極板30的絕緣體具體為絕緣柱32，支撐上電極板30的絕緣柱32共有三根且沿上電極板30的圓周方向均勻分布，支撐下電極板31的絕緣體具體為絕緣板34，絕緣釬焊工作臺33、絕緣板34均由具有高強(qiáng)度的氮化硅陶瓷制成，絕緣釬焊工作臺33和絕緣板34均為圓片形。絕緣柱32由耐高電壓的非導(dǎo)電陶瓷制成，本實施例中采用氮化硅陶瓷制成。絕緣套管37由耐高溫、耐高電壓的陶瓷材料制成，本實施例中采用石英玻璃制成。電極引線36用耐熱金屬制成，本實施例中，電極引線36是直徑1.2mm的鎳硅熱電偶絲。實驗材料2所處環(huán)境的靜電場強(qiáng)度為2.5kV/cm。靜電場電源38可以提供O 20kV的正直流高壓、負(fù)直流高壓、交流高壓和脈沖高壓，具有正直流高壓輸出端、負(fù)直流高壓輸出端、交流高壓輸出端、正直流脈沖高壓輸出端以及接地端。靜電場電源38的正直流高壓輸出端、負(fù)直流高壓輸出端、交流高壓輸出端、正直流脈沖高壓輸出端以及接地端中的任意兩個分別與上電極板30和下電極板31的電極引線36相連接。本實施例中，上電極板30連接負(fù)高壓輸出端，下電極板31連接接地端，靜電場電源38的電壓選擇10kV。超 聲波載荷施加系統(tǒng)包括提供超聲波振動源的超聲波發(fā)生系統(tǒng)I和將超聲波振動傳遞給實驗材料2的超聲波振動傳遞系統(tǒng)5。超聲波發(fā)生系統(tǒng)I包括超聲波發(fā)生電源40、與超聲波發(fā)生電源40電連接的壓電陶瓷換能器、與壓電陶瓷換能器連接組合構(gòu)成組合體41的聚能器，壓電陶瓷換能器和聚能器在制造時已經(jīng)組合在一起而構(gòu)成組合體41，超聲波振動傳遞系統(tǒng)5包括支架、一端與支架上下擺動鉸接而另一端穿設(shè)于上電極板30與下電極板31之間的超聲波傳遞桿50、固設(shè)于超聲波傳遞桿50且穿設(shè)于上電極板30與下電極板31之間的一端朝下的用于壓緊實驗材料2的振動壓頭51。支架包括上下方向?qū)虻幕瑒榆壍?3和滑動裝配于滑動軌道53上的與超聲波傳遞桿50鉸接的滑動套筒52。超聲波發(fā)生系統(tǒng)I由壓電陶瓷換能器和聚能器組合構(gòu)成的組合體41通過螺絲固定于超聲波傳遞桿50的靠近支架一端的頂部，并且聚能器振動方向與超聲波傳遞桿50的長度延伸方向垂直。超聲波傳遞桿50上組合體41與振動壓頭51之間裝有加壓配重55，加壓配重55為砝碼?；瑒榆壍?3通過焊接固設(shè)于沿水平方向延伸的底座54上。聚能器為錐形聚能器，聚能器由TC4鈦合金制成，壓電陶瓷換能器通過導(dǎo)線將超聲波發(fā)生電源40提供的電信號轉(zhuǎn)化為超聲波振動能量形式，聚能器能起到將超聲波發(fā)生電源40提供的振幅放大2倍的作用。振動壓頭51通過高溫膠與超聲波傳遞桿50固定連接。超聲波傳遞桿50的一部分用TC4鈦合金制成。超聲波傳遞桿50伸入上電極板30與下電極板31之間的部分和振動壓頭51均采用可防止對靜電場造成屏蔽的絕緣陶瓷制成。在本實施例中，超聲波傳遞桿50伸入上電極板30與下電極板31之間的部分由碳化硅陶瓷制成，振動壓頭51用氮化硅陶瓷制成。超聲波振動從超聲波發(fā)生電源40通過超聲波傳遞桿50傳遞至實驗材料2，產(chǎn)生的超聲波振動功率O 300W，振動頻率為20 40kHz。另外，本實用新型的超聲振動和電場輔助的釬焊實驗裝置的其它實施例中還包括用于工作完成后及時放掉上電極板、下電極板和靜電場電源輸出端的靜電的放電棒，放電棒由耐高電壓的大電阻和導(dǎo)線組成，使用時一端接靜電場電源的接地端，另一端與電極引線接觸放電。在本實用新型的超聲振動和電場輔助的釬焊實驗裝置的其它實施例中靜電場電源還可以選擇其它的電壓范圍以及靜電場電源各輸出端與相應(yīng)的上電極板和下電極板的不同接法。例如:上電極板、下電極板分別接負(fù)直流高壓輸出端、正直流高壓輸出端，輸出電壓范圍為O 20kV ;或者上電極板、下電極板分別接接地端、正直流高壓輸出端，輸出電壓范圍為O IOkV ;或者上電極板、下電極板分別接正直流高壓輸出端、負(fù)直流高壓輸出端，輸出電壓為O 20kV ;或者上電極板、下電極板分別接正直流脈沖高壓輸出端、負(fù)直流高壓輸出端，輸出電壓為O 20kV ;或者上電極板、下電極板分別接接地端、負(fù)直流高壓輸出端，輸出電壓為O IOkV;或者上電極板、下電極板分別接接地端、交流高壓輸出端，輸出電壓為O IOkV ;或者上電極板、下電極板分別接負(fù)直流高壓輸出端、正直流脈沖高壓輸出端，輸出電壓為O 20kV ;或者上電極板、下電極板分別接接地端、正直流脈沖高壓輸出端，輸出電壓為O IOkV ;或者上電極板、下電極板分別接正直流高壓輸出端、接地端，輸出電壓為O IOkV ;或者上電極板、下電極板分別接交流高壓輸出端、接地端，輸出電壓為O IOkV ;或者上電極板、下電極板分別接正直流脈沖高壓輸出端、接地端，輸出電壓為O 10kV。在本實用新型的超聲振動和電場輔助的釬焊實驗裝置的其它實施例中，上電極板與下電極板之間的間距可以為3 6cm。在本實用新型的超聲振動和電場輔助的釬焊實驗裝置的其它實施例中，加熱系統(tǒng)中還可以采用其它的熱源，如高頻感應(yīng)加熱，具體為通過線圈加熱。在本實用新型的超聲振動和電場輔助的釬焊實驗裝置的其它實施例中，實驗材料所處環(huán)境靜電場強(qiáng)度可以為O 6.6kV/cm。在本實用新型的超聲振動和電場輔助的釬焊實驗裝置的其它實施例中，在僅使用壓電陶瓷換能器就能夠滿足要求時，超聲波載荷施加系統(tǒng)也可以省去聚能器而僅包括超聲波發(fā)生電源和壓電陶瓷換能器。在本實用新型的超聲振動和電場輔助的釬焊實驗裝置的其它實施例中，電極引線還可以用鉬銠合金絲制成。在本實用新型的超聲振動和電場輔助的釬焊實驗裝置的其它實施例中，絕緣套管還可以用氧化鋁陶瓷制成。在本實用新型的超聲振動和電場輔助的釬焊實驗裝置的其它實施例中，絕緣柱還可以用石英玻璃或氧化鋁陶瓷制成。在本實用新型的超聲振動和電場輔助的釬焊實驗裝置的其它實施例中，絕緣釬焊工作臺和絕緣板可以采用氧化鋁 陶瓷制成。[0040]在本實用新型的超聲振動和電場輔助的釬焊實驗裝置的其它實施例中，電極引線一端還可以直接擰緊在接線柱上，或電極引線的一端直接套裝擰緊在上電極板和下電極板上。本實用新型的超聲振動和電場輔助的釬焊實驗裝置的實施例的使用過程包括以下步驟:A)焊前準(zhǔn)備:a)實驗材料的制備:1)在釬焊所用的母材上加工出臺階狀的搭接結(jié)構(gòu)，用砂紙或磨削設(shè)備將母材的待焊表面打磨平整、光潔，并用丙酮或酒精進(jìn)行清洗，晾干或吹干后備用；2)將釬料制成薄片狀；3)將釬料置于兩個母材的搭接結(jié)構(gòu)的上、下對應(yīng)的搭接面之間，將兩塊母材的搭接結(jié)構(gòu)對扣搭接在一起；b)焊接設(shè)備的調(diào)試:1)將靜電場電源、超聲波發(fā)生電源接入220V交流電；2)調(diào)定所需的超聲波振動功率后關(guān)閉超聲波發(fā)生電源，待實驗需要時開啟；3)調(diào)定需要的靜電場種類、極性、電壓后關(guān)閉靜電場電源，待實驗需要時開啟。B)釬焊過程:將實驗材料放置于靜電場施加系統(tǒng)的上電極板和下電極板之間，將與設(shè)定頻率的超聲波振動源連接的超聲波傳遞桿伸入靜電場中，并通過超聲波傳遞桿上固定連接的振動壓頭對實驗材料施加超聲波載荷，對處于靜電場中的實驗材料加熱至設(shè)定溫度，使釬料熔化，將搭接設(shè)置的兩個母材連接在一起。C)焊后處理:加熱完成后，及時使用放電棒放掉上電極板、下電極板上及靜電場電源輸出端的靜電；打開加熱爐 門，取下振動壓頭，取出實驗材料。
權(quán)利要求1.一種超聲振動和電場輔助的釬焊實驗裝置，其特征在于，包括用于為實驗材料提供釬焊熱源的加熱系統(tǒng)、用于對實驗材料施加靜電場的靜電場施加系統(tǒng)、用于對實驗材料施加超聲波載荷的超聲波載荷施加系統(tǒng)；所述靜電場施加系統(tǒng)包括靜電場電源、與靜電場電源電連接的上電極板和下電極板，所述下電極板的上表面上設(shè)有用于放置實驗材料的絕緣釬焊工作臺，絕緣釬焊工作臺的臺面是用于放置實驗材料的平面；超聲波載荷施加系統(tǒng)包括提供超聲波振動源的超聲波發(fā)生系統(tǒng)和將超聲波振動傳遞給實驗材料的超聲波振動傳遞系統(tǒng)；所述超聲波發(fā)生系統(tǒng)包括超聲波發(fā)生電源、與超聲波發(fā)生電源連接的壓電陶瓷換能器，超聲波振動傳遞系統(tǒng)包括支架、與支架鉸接擺動連接或彈性擺動連接的用于伸入所述上電極板和下電極板之間的超聲波傳遞桿、固設(shè)于超聲波傳遞桿上的用于壓緊實驗材料的振動壓頭，所述壓電陶瓷換能器固定于超聲波傳遞桿上，所述超聲波傳遞桿伸入上電極板和下電極板之間的部分和振動壓頭均采用可防止對靜電場造成屏蔽的絕緣陶瓷制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲振動和電場輔助的釬焊實驗裝置，其特征在于，加熱系統(tǒng)包括用于為實驗材料提供釬焊熱源的加熱爐、設(shè)于加熱爐內(nèi)的熱電偶、設(shè)于加熱爐外的與熱電偶連接的用于監(jiān)測和控制實驗材料的周圍環(huán)境溫度的溫度控制儀表，所述上電極板和下電極板設(shè)置于加熱爐中，所述超聲波傳遞桿一端伸出加熱爐之外，所述超聲波發(fā)生電源設(shè)于加熱爐之外。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲振動和電場輔助的釬焊實驗裝置，其特征在于，還包括實驗平臺，所述上電極板和下電極板分別通過絕緣體支撐置于實驗平臺上，支撐上電極板的絕緣體為 絕緣柱，支撐下電極板的絕緣體為絕緣板，所述絕緣釬焊工作臺、絕緣板均由具有高強(qiáng)度的氮化硅陶瓷制成，絕緣釬焊工作臺和絕緣板均為圓片形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲振動和電場輔助的釬焊實驗裝置，其特征在于，上電極板與下電極板之間的間距不小于3cm，上電極板和下電極板之間的靜電場強(qiáng)度范圍為O 6.6 kV/cm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲振動和電場輔助的釬焊實驗裝置，其特征在于，所述超聲波傳遞桿上裝配加壓配重。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲振動和電場輔助的釬焊實驗裝置，其特征在于，所述靜電場電源是可以提供O 20kV的正直流高壓、負(fù)直流高壓、交流高壓和脈沖高壓的靜電場電源，靜電場電源具有正直流高壓輸出端、負(fù)直流高壓輸出端、交流高壓輸出端、正直流脈沖高壓輸出端以及接地端，靜電場電源的正直流高壓輸出端、負(fù)直流高壓輸出端、交流高壓輸出端、正直流脈沖高壓輸出端以及接地端中的任意兩個分別與上電極板和下電極板的電極引線相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 6中任意一項所述的超聲振動和電場輔助的釬焊實驗裝置，其特征在于，所述超聲波發(fā)生系統(tǒng)還包括用于放大振幅的聚能器，所述壓電陶瓷換能器與聚能器連接組合成組合體而一同固定在超聲波傳遞桿上，所述超聲波發(fā)生電源具有O 300W的振動功率和20 40kHz的振動頻率。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超聲振動和電場輔助的釬焊實驗裝置，其特征在于:所述支架包括上下方向?qū)虻幕瑒榆壍篮蛯?dǎo)向滑動裝配于滑動軌道上的與所述超聲波傳遞桿鉸接的滑動套筒，所述超聲波發(fā)生系統(tǒng)的聚能器通過螺絲固定于超聲波傳遞桿的靠近支架一端的頂部，并且聚能器振動方向與超聲波傳遞桿的長度延伸方向垂直。
專利摘要本實用新型涉及一種超聲振動和電場輔助的釬焊實驗裝置。本實用新型涉及的裝置包括加熱系統(tǒng)、靜電場施加系統(tǒng)、超聲波載荷施加系統(tǒng)；靜電場施加系統(tǒng)包括靜電場電源、上電極板和下電極板，下電極板的上表面上設(shè)有絕緣釬焊工作臺；超聲波載荷施加系統(tǒng)包括超聲波發(fā)生系統(tǒng)和超聲波振動傳遞系統(tǒng)；超聲波發(fā)生系統(tǒng)包括超聲波發(fā)生電源和壓電陶瓷換能器；超聲波振動傳遞系統(tǒng)包括支架、超聲波傳遞桿和振動壓頭，超聲波傳遞桿伸入上電極板和下電極板之間的部分和振動壓頭均采用絕緣陶瓷制成。本實用新型可以使實驗材料在超聲波振動載荷和靜電場的共同輔助下進(jìn)行釬焊實驗，克服了單一施加超聲波振動或單一施加靜電場在提高釬焊焊點的質(zhì)量方面所存在的局限。
文檔編號B23K3/04GK203091909SQ20132012185
公開日2013年7月31日 申請日期2013年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月18日
發(fā)明者張柯柯, 趙愷, 石紅信, 張占領(lǐng), 張曉嬌, 王要利, 邱然鋒, 于華, 劉珊中, 栗海仙, 孫敬, 李臣陽, 衡中皓, 劉宇杰, 郭興東, 劉世英, 李猛, 崔春雷 申請人:河南科技大學(xué)