浅谈剥线长度对焊点结构强度的影响

摘 要 手工焊接连接技术是电装互联技术中一种应用较早、相对成熟的端接技术，当前焊接式连接器应用广泛，而焊点的可靠性则是焊接式连接器性能保障的关键点。焊点的可靠性取决于多个方面，针对剥线长度这一可控因素对焊点进行抗拉强度探究试验，可得出其对焊杯型焊点结构强度的影响规律，从而可更好地进行参数控制以提高焊点的可靠性。

关键词 焊接式连接器;剥线长度;焊料;直径比例

引言

根据焊接过程中加热程度和工艺特点的不同，常用的焊接工艺方法主要分为三大类，分别为熔焊、压焊和钎焊。钎焊为采用熔点低于母材的钎料熔化后将焊件连接在一起的一种焊接技术，钎料与被焊金属发生相互扩散，凝固后形成可靠连接。在航天航空及电子行业中软钎焊应用广泛，针对软钎焊中剥线长度对焊点结构强度的影响可得到其影响规律并服务于生产应用。

1钎焊机理

焊接的微观机理非常复杂，涉及物理、化学、材料学、电学等相关知识。焊接时将钎料、被焊金属同时加热到最佳温度，依靠熔融焊料填满被焊金属间隙并与之形成金属合金结合层，从微观角度分析，焊接接头的形成包括润湿、扩散两个过程，其中润湿为焊接创造条件，扩散获得牢固接头。

2影响焊接质量的因素[1]

2.1 焊件的可焊性

锡铅焊料，除了与含有大量铬和铝的合金材料等不易互溶外，与其他金属材料大都可以互溶。一般铜及其合金，金，银，锌，镍等具有较好可焊性，而铝，不锈钢，铸铁等可焊性很差，一般需采用特殊焊剂及方法才能锡焊。为提高可焊性一般采用表面镀锡或镀银等措施。

2.2 焊接部位和焊点的清洁程度

当焊料或母材表面存在氧化层或污染时，焊接时金属原子的自由扩散就会受到阻碍，从而不会产生润湿而导致虛焊。

2.3 焊接温度和时间

对于共晶锡钎焊料常用焊接温度为300±10℃，完成焊接的润湿、扩散两过程需要一定时间，通常情况下为2～3s，1s仅完成润湿和扩散两个过程的35%，较大体积的工件应稍有延长。

3剥线长度对焊点结构强度影响的试验验证

3.1 试验方法[2]

保证焊料、焊杯等可控条件一致，将剥线长度作为唯一变量（包含0.5mm＼1mm＼2mm＼3mm＼4mm），通过试验焊点轴向（即焊杯出线方向）和纵向（即垂直于出线方向的焊料覆盖一侧）的抗拉力来探究剥线长度对焊点结构强度的影响。

3.2 试验用料

（1）焊料：S-Sn63PbA;

（2）导线：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镀银铜线;

（3）连接器：焊接式连接器（铜镀金焊杯）。

3.3 试验数据分析

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

剥线长度为0.5mm时，焊点轴向抗拉力即可达到峰值，但纵向受力均会被撕开，当剥线长度达到2mm及以上时焊点纵向受力则不会发生撕裂，且数据波动情况与剥线长度增加后基本一致，故针对AFR-250*0.1mm2、AFR-250*0.12mm2、AFR-250*0.15mm2、AFR-250*0.2mm2四种规格导线最低剥线长度为2mm。

（2）AFR-250*0.3mm2导线

剥线长度为0.5mm时，焊点轴向抗拉力即可达到峰值，当剥线长度达到4mm时焊点纵向受力均没有被撕裂，且数据波动很小，故针对AFR-250*0.3mm2导线最低剥线长度为4mm。

（3）AFR-250*0.35mm2导线

剥线长度为0.5mm时，焊点轴向抗拉力即可达到峰值，剥线长度不大于4mm时，焊点纵向受力均会出现撕裂现象且数据波动较大，表明0.35mm2规格导线焊杯焊接时焊点纵向抗拉强度已无法满足要求，结合焊点撕裂情况及抗拉力数据可认为AFR-250*0.35mm2导线剥线长度最短应为4mm，且应采取工艺措施对焊点进行加固或防护。

（4）AFR-250*1.0mm2导线

剥线长度为1mm时，焊点轴向抗拉力即可达到峰值，剥线长度不大于4mm时，焊点纵向受力均会被撕裂，表明1.0mm2规格导线焊杯焊接时焊点纵向抗拉强度已无法满足要求，且由于导线的硬度相对较大，试验时存在较大杠杆力，导线还未拉直焊点就会出现开裂现象，结合抗拉力数据变化可认为采用AFR-250*1.0mm2规格导线进行焊杯焊接时剥线长度应不小于4mm，且必须采取工艺措施对焊点进行加固或防护。

3.4 试验结论

综上，可得出试验结论为：

（1）0.2mm2及以下规格的导线进行焊杯焊接时最低剥线长度为2mm;

（2）0.3mm2及以上规格导线进行焊杯焊接时最低剥线长度为4mm;

（3）0.35mm2及以上规格导线进行焊杯焊接时应采取一定工艺措施对焊点进行加固或防护，避免焊点纵向受力过大;

（4）1.0mm2及以上规格导线进行焊杯焊接时由于导线硬度相对较高，导线受力时容易对焊点形成较大杠杆力而造成焊点开裂，因此在选用时需考虑导线出线角度问题并采取相应工艺措施进行避免。

3.5 试验总结

通过上述试验结果分析以及试验过程中的观察可知，剥线长度（即焊点内芯线长度）对焊点的抗拉强度影响较大，在决定是否选用焊接型端接方式时可根据产品机械性能要求结合选用物料在可实现条件下所能达到的性能最佳状态进行比对来作为参考依据或改进方向。本次试验中得到的试验结果可作为焊杯类焊点剥线长度确定的参考依据。

4结束语

本文通过探究剥线长度对焊点结构强度的影响，得到了常用导线的焊接剥线长度参照值，为制定焊杯类焊点的剥线参数做出了初步探索，但由于试验条件及其他变量控制程度有限，难免会存在一定的误差，生产应用过程中应根据自身产品特殊性进行进一步的探究摸索。

參考文献

[1] 国家质量技术监督局.锡铅焊料.GB/T3131-2001[S].北京：中国标准出版社，2001.

[2] 国家国防科技工业局.航天电子电气产品手工焊接工艺技术要求.QJ3117A-2011[S].北京：中国航天标准化研究所，2011.

作者简介

凡龙（1994-），男，河北省唐山市人;毕业院校：北华航天工业学院，学历：本科，职称：助理工程师，现就职单位：苏州华旃航天电器有限公司，研究方向：手工钎焊。