真空電阻凸焊有限元分析及優(yōu)化設計.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、本文以MEMS器件真空電阻凸焊過程為研究對象,采用ANSYS軟件,對真空電阻凸焊過程進行了熱-電-結構三場耦合模擬分析。模擬分析過程中充分考慮了接觸電阻、相變潛熱、以及隨溫度變化的材料物理力學性能等因素對熔核生長過程的影響。分析結果表明:預壓階段凸焊筋接觸面附近區(qū)域產(chǎn)生較大的塑性變形,凸焊筋與工件貼合面部位產(chǎn)生良好的物理接觸和導電通路;通電加熱階段,凸焊筋壓潰主要發(fā)生在通電過程的前半部分時間內(nèi),而以后的通電時間,主要是凸點部分金屬熔化,

2、最終形成凸焊焊核的過程;冷卻結晶階段,凸點附近溫度迅速下降,在材料熔點處出現(xiàn)拐點,之后逐漸冷卻到室溫,焊后殘余應力在焊核邊界的位置發(fā)生劇烈變化。 在真空電阻凸焊三場耦合分析的基礎上,運用ANSYS自帶的ADPL語言進行參數(shù)化編程,分析不同焊接參數(shù)和凸焊筋幾何形狀對焊接質(zhì)量的影響,并進行焊接試驗驗證,具體內(nèi)容包括:分析了三種不同焊接電流對焊接質(zhì)量的影響,結果表明焊接電流為20KA時有利于得到優(yōu)質(zhì)焊核;分析了三種不同電極壓力對焊接質(zhì)

3、量的影響,結果表明電極壓力為20KN時熱生成率和電極壓力形成動態(tài)平衡,焊核穩(wěn)定增長,有利于得到滿意的焊接質(zhì)量;分析了三種不同凸焊筋高度對焊接質(zhì)量的影響,結果表明凸焊筋高度為0.8mm有利于得到優(yōu)質(zhì)焊核;分析了三種不同凸焊筋角度對焊接質(zhì)量的影響,結果表明凸焊筋頂角為60°有利于得到優(yōu)質(zhì)焊核;分析了三種不同凸焊筋邊距對焊接質(zhì)量的影響,結果表明凸焊筋邊距為2.1mm有利于得到優(yōu)質(zhì)焊核;進行焊接試件拉伸強度試驗和泄漏率測試試驗,試驗結果與數(shù)值分

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