真空電阻凸焊有限元分析及優(yōu)化設(shè)計.pdf

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(jié)構(gòu)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(xué)性能等因素對熔核生長過程的影響。分析結(jié)果表明：預(yù)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(dǎo)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(jié)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(yīng)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(chǔ)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(jié)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(jié)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(jié)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(jié)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(jié)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(jié)果與數(shù)值分