Ky thuat hàn1. Hàn1.1 Khái quát1.2 Phân loại phương pháp hàn1.3 Hàn hồ quang điện1.4 Hàn điện trở1.5 Hàn laze1.6 Hàn sóng siêu âm1.7 Hàn nhựa2. Hàn thiêc, hàn v ảy2.1 Hàn thiêc2.1.1 Khái quát2.1.2 Hàn SnPb2.1.3 Hàn luyện kim thuốc hàn2.2 Hàn vảy hàn cứng2.2.1 Khái quát2.2.2 Hàn đồng2.2.3 Hàn bạc2.2.4 Hàn đồng phospho2.2.5 Hàn nhôm
Kỹ thuật hàn Hàn 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 Khái quát Phân loại phương pháp hàn Hàn hồ quang ñiện Hàn ñiện trở Hàn laze Hàn sóng siêu âm Hàn nhựa Hàn thiếc, hàn vảy 2.1 Hàn thiếc 2.1.1 Khái quát 2.1.2 Hàn Sn-Pb 2.1.3 Hàn luyện kim/ thuốc hàn 2.2 Hàn vẩy/ hàn cứng 2.2.1 Khái quát 2.2.2 Hàn ñồng 2.2.3 Hàn bạc 2.2.4 Hàn ñồng phospho 2.2.5 Hàn nhôm 1 Hàn 1.1 1.2 Khái quát: Tùy theo sơ ñồ thiết kế sản phẩm mà việc chế tạo sản phẩm ñược chia thành nhiều công ñoạn Các công ñoạn chế tạo chi tiết có ñiểm khác tùy theo loại sản phẩm, quy mô, layout công ty to hay nhỏ Nói chung, sản xuất kết hợp yếu tố (1) cắt gọt , tạo hình vật liệu,(2) lắp ráp, kết nối linh kiện, (3) trình xử lý sau, (4) chuyên chở vật liệu linh kiện Hay nói cách khác, phương pháp hàn ñể kết nối linh kiện lại với nói kĩ thuật gia công chủ yếu ñể tạo sản phẩm tương lai Các loại phương pháp hàn : Phương pháp hàn ñược phân loại dựa theo nguồn lượng ñược sử dụng ñược thể giống hình 1.1 ñây Hình 1.1 Phân loại phương pháp hàn 1.3 Hàn hồ quang ñiện 1.3.1 Khái lược hàn hồ quang ñiện Hàn hồ quang ñiện phương pháp hàn sử dụng nguồn nhiệt phát sinh tia hồ quang làm nguồn gia nhiệt nóng chảy Hình 1.2 thể khái lược trình hàn sử dụng hồ quang ñiện Nhiệt ñộ hồ quang ñiện cao khoảng 5.000~150000C Nhiều kim loại ñược gia nhiệt nhiệt ñộ cao không khí hấp thụ lượng lớn ô xy hydro không khí làm cho mối hàn không ñược ngấu Và khí trơ bảo vệ thường ñược sử dụng tiến hành cắt không khí Một vài loại hàn hồ quang tiêu biểu có lớp khí bảo vệ hàn hồ quang khí trơ hàn khí CO2 Ở công ty Denso, hàn hồ quang khí trơ phương pháp ñược sử dụng phổ biến hàn hồ quang ñiện Hai loại ñiển hình hàn hồ quang khí trơ có tên gọi hàn TIG hàn MIG 1.3.2 Hàn hồ quang ñiện có khí trơ bảo vệ Là phương pháp hàn hồ quang phương pháp hàn khí trơ không phản ứng với kim loại cho dù nhiệt ñộ cao chẳng hạn argon, heli có sử dụng que hàn vonfam kim loại chưa xử lý làm ñiện cực Có hai phương pháp hàn sử dụng khí trơ ñể bảo vệ ñó hàn TIG hàn MIG ñược thể giống hình 1.3 hình 1.5 • Hàn TIG : Trong phương pháp hàn TIG dòng ñiện chiều dòng ñiện xoay chiều ñược sử dụng, tính phân cực dòng ñiện ảnh hưởng lớn ñến kết hàn Hình 1.4 thể mối quan hệ tính phân cực dòng ñiện tan chảy Khi sử dụng dòng ñiện chiều, tính phân cực thuận dòng ñiện ( ñiện cực cực âm ) tạo tan chảy sâu, tính phân cực ngịch ( ñiện cực cực dương ) tạo tan chảy rộng nông ðặc biệt, sử dụng khí argon, tính phân cực thuận làm cho ion argon va chạm với bề mặt vật liệu tạo tác dụng loại bỏ làm lớp màng ôxít, hiệu áp dụng cho hàn nhôm hàn magiê Khi dòng ñiện xoay chiều ñược sử dụng, có phát sinh ñan xen tính phân cực thuận tính phân cực nghịch nên tạo tình trạng trung gian tính phân cực thuận tính phân cực nghịch dòng ñiện chiều Trong thực tế, hàn dòng ñiện xoay chiều thường ñược sử dụng cho hàn nhôm hàn magiê • Hàn MIG : Trong phương pháp hàn MIG, dây hàn có ñường kính 1.0~2.4mm ( gọi dây ñiện cực hay lõi dây ) ñược cấp từ vòi phun với tốc ñộ ñịnh, ñầu dây hàn vật liệu ñược hàn phát sinh hồ quang kim loại Các tia hồ quang kim loại nóng chảy tạo thành dòng khí trơ ñược bảo vệ ñể tránh không khí Thông thường, hàn MIG ñược tiến hành tính phân cực nghịch dòng ñiện chiều ( ñiện cực cực dương ), có tốc ñộ lớn nên có suất cao so với hàn TIG chủ yếu sử dụng cho kim loại dày 3mm 1.4 Hàn ñiện trở 1.4.1 Khái lược hàn ñiện trở Là phương pháp hàn phụ thuộc vào ảnh hưởng nhiệt dòng ñiện chạy xuyên qua giao diện hai kim loại ñược chồng lên Giao diện cho ñiện trở lớn ñối với dòng ñiện lượng tiêu phí ñược chuyển thành nhiệt ðiện trở mặt giao diện bị biến nhờ phát sinh nhiệt nên nhiệt ñộ vật liệu tăng lên, không ñiện trở thân kim loại mẹ lớn nên làm cho nhiệt ñộ tăng cao Khi ñạt ñến mức nhiệt ñộ thích hợp, nhờ có áp lực từ ñiện cực tạo mối hàn hoàn thiện ðây nguyên lý hàn ñiện trở Phương pháp hàn ñiện trở có tính kinh tế, tính sản xuất, tính ổn ñịnh cao nên ñược sử dụng rộng rãi ngành công nghiệp ô tô công ty 60% máy hàn sử dụng phương pháp hàn ñiện trở Ở phần ñây ñề cập ñến phương pháp hàn phổ biến hàn ñiện trở ñó hàn ñiểm, hàn hàn nóng chảy 1.4.2 Hàn ñiểm Hàn ñiểm kĩ thuật hàn chính, ñược sử dụng rộng rãi hàn ñiện trở cách sử dụng phương pháp hàn ñiểm ña dạng Cơ cấu kĩ thuật hàn ñiểm ñược thể giống hình 1.6 Hay nói cách khác cung cấp áp lực cao ñiện lưu hàn lớn cho phận hàn thời gian ñịnh Ngoài hình thức giống hình 1.6 phương pháp hàn ñiểm có nhiều ứng dụng tùy theo mục ñích sử dụng Ngoài ra, lượng nhiệt phát sinh phận hàn ñược tính theo công thức (1) Công thức mối liên quan ba yếu tố ảnh hưởng tới ñiện trở R ñó : lực gia áp P, dòng ñiện hàn I thời gian hàn t 1.4.3 Hàn Hàn thay ñổi so với hàn ñiểm nhiên, dòng ñiện lực gia áp hàn ñiểm ñược tập trung ñiện cực giống hình 1.7 (a), hàn phận hàn có phần nhô phần tập trung dòng ñiện lực gia áp giống hình 1.7 (b) Hàn phương pháp hàn ñiện trở có hiệu suất nhiệt cao Bộ phận ñược tạo ñặc biệt giống hình (b) nhiều trường hợp ñược tạo mặt cạnh hay chỗ góc vật liệu hàn Theo ñó, phương pháp hàn nổi, ñiện cực phẳng ñược sử dụng ñiều kiện hàn ñược ñịnh hình dạng kích thước phận Những ñặc trưng phương pháp hàn ñược liệt kê ñây • Dễ thu ñược cân nhiệt cho dù vật liệu có lượng nhiệt dung khác Ví dụ : Trong trường hợp muốn hàn hai có ñộ dày khác nhau, sử dụng phương pháp hàn ñiểm việc kết nối khó khăn, việc tạo vấu lồi dày lượng nhiệt dung dày nhanh chóng cân với lượng nhiệt dung mỏng tạo ñược mối hàn hoàn thiện • Có thể tạo ñược phận hàn ñiểm với tốc ñộ hàn thấp • Tuổi thọ ñiện cực lâu, suất lao ñộng cao • Mối hàn biến dạng ngoại hình sản phẩm ñẹp • Có thể ñồng thời hàn nhiều ñiểm nên tốc ñộ hàn lớn tính sản xuất cao 1.4.4 Hàn nóng chảy “ Hàn nóng chảy “ thường ñược sử dụng ñể hàn terminal dây ñiện ( thường ñược gọi dây enamel/ dây tráng men ) Tại công ty Denso hàn nóng chảy ñược sử dụng rộng rãi ñể hàn dây mà không cần loại bỏ vỏ cách ñiện cách sử dụng nhiệt ñiện trở phát sinh hàn áp lực ñể phá hủy lớp màng Hàn nóng chảy phương pháp sử dụng ñể kết nối dây ñiện có lớp phủ với terminal cách sử dụng nhiệt phát sinh ñiện trở ñể phá hủy lớp vỏ cách ñiện thu ñược thể dẫn ñiện Quá trình hàn nóng chảy ñược thể giống hình 1.8 chế giống hình 1.9 Khi kết nối này, terminal dây kim loại dính kết vào nhau, ñó cần phải trải qua trình ép nhiệt ñể làm thay ñổi cấu trúc kim loại terminal tạo bề mặt tiếp xúc Tuy nhiên, ñiều quan trọng cần phải giữ cho biến ñổi ñược ổn ñịnh 1.5 Hàn laze 1.5.1 Khái lược hàn laze : Laze liên kết ñược tạo phát xạ hai mức lượng nguyên tử phân tử Nói cách khác ñó ánh sáng có tính chất giao thoa Chính vậy, so với loại ánh sáng thông thường có tính ñơn sắc tính ñịnh hướng tốt, pha ñồng ñều tính tập trung ánh sáng mạnh Do ñó, sử dụng laze nguồn nhiệt thu ñược ñiểm nhỏ có mật ñộ lượng cao tương tự chùm ñiện tử Với tính chất nên hàn laze thích hợp sử dụng cho nhiều loại vật liệu khác ñòi hỏi xác cao 1.5.2 Phân loại ñặc trưng loại laze dùng hàn : Các loại laze tiêu biểu sử dụng hàn có laze thể khí laze CO2, laze thể rắn laze YAG, khái lược ñặc trưng hai loại ñược thể bảng 1.1 ñây Bảng 1.1 Phân loại ñặc trưng loại laze Tên laze CO2 YAG Máy dao ñộng Môi trường dao Hỗn hợp khí CO2.He.N2 ñộng Phương pháp kích hoạt Phát ñiện ( phát ñiện laze dao ñộng ) Chiều dài bước 10.6µm sóng Hình thái rung Liên tục, xung, liên tục + xung ñộng Công suất ñầu Lớn 10KW *Hệ dẫn truyền gương Dẫn ánh sáng *Hệ dẫn truyền sợi quang ( lớn 50W ) Ưu ñiểm ðặc trưng *Sức mạnh lớn *Do tạo dao ñộng liên tục xung máy nên tạo ñược nhiều loại laze ñầu biến ñổi *Việc sử dụng sợi quang khó khăn Nhược *Thiết bị lớn ñiểm *Lượng khí tiêu thụ lớn *Hệ quang học ( thấu kính ) có chi phí cao 10 Kêt tinh Y (ytrium ) A (aluminum ) G (garnet ) có thêm Nd Nguồn phát xạ ( bật nguồn phát xạ laze dao ñộng ) 1.06µm Hoặc liên tục xung Lớn 1KW,100J *Hệ truyền dẫn gương *Hệ truyền dẫn sợi quang ( lớn 400W ) *Vì chiều dài bước sóng 1.06µm nên sử dụng hệ quang học loại thạch anh *Có thể tiến hành gia công linh hoạt nhờ sợi quang học chẳng hạn gia công ñồng thời *Thiết bị nhỏ dễ dàng bảo dưỡng *Sức mạnh nhỏ so với laze CO2 *Không thể tạo dao ñộng liên tục xung thiết bị Thông thường, người ta sử dụng laze CO2 có cường ñộ lớn tiến hành hàn vật lớn sử dụng laze YAG hàn vật nhỏ Hơn nữa, năm gần ñây sợi quang có tính linh hoạt cao thường ñược sử dụng ñể dẫn ánh sáng laze Vì chiều dài bước sóng YAG 1.06µm nên hệ quang học sợi silic ñược sử dụng Sợi silic ñược phát triển lĩnh vực truyền thông, ñược sử dụng phổ biến việc gia công ñồng thời ña ñiểm gia công phân chia thời gian ( hình 1.10 ) Trong lĩnh vực ñồ ñiện tử gia dụng, YAG ñã ñược sử dụng ñể hàn linh kiện Tivi Braun ñược năm 1.6 Hàn sóng siêu âm 11 1.6.1 Hàn sóng siêu âm cho kim loại Là phương pháp xếp chồng vật cần hàn lên kẹp que hàn bệ ñỡ dưới, tác ñộng áp lực tĩnh trình hàn xảy có rung ñộng siêu âm Ở phương pháp này, thông thường mức ñộ chấn ñộng sóng siêu âm khoảng 20kHz Trong cấu hàn nhìn kính hiển vi bề mặt kim loại không nhẵn phẳng, gối chồng lên phận lồi tiếp xúc với nhau, chuyển ñộng trượt nhờ có áp lực tĩnh rung ñộng tiêu hủy loại bỏ lớp màng ôxi hóa phận tiếp xúc Cùng với việc tiếp xúc hai bề mặt tạo tính ñàn hồi tính dẻo Thêm vào ñó, nhiệt ñộ tăng lên nhiệt ma sát, lực hút nguyên tử ñến mức ñộ tích hợp tạo mối hàn chặt chẽ 12 Những ñặc trưng hàn sóng siêu âm kim loại ñược liệt kê ñây Ưu ñiểm Nhược ñiểm +) Ít biến dạng phận kết nối +) Do vật liệu không bị tan chảy nên ảnh hưởng nhiệt ít, tượng giảm cường ñộ +) Có thể tiến hành hàn hai kim loại hay hai loại kim loại khác mà phương pháp hàn ñiện trở thực ñược +) Thời gian yêu cầu ngắn, tự ñộng hóa +) Lượng ñiện tiêu thụ so với hàn ñiện trở +) Cường ñộ có thay ñổi rõ rệt tùy theo ñộ dày hình dạng +) Không thể áp dụng ñể hàn vật lớn +) So với hàn ñiện trở ñộ phân bố chất lượng sản phẩm hàn ( cường ñộ ) lớn 1.6.2 Kĩ thuật hàn dây/ dây liên kết : • Khái lược : Một phương pháp hàn siêu âm ñược sử dụng nhiều cho sản phẩm IC có phương pháp hàn dây, công ty khoảng 90% máy hàn siêu âm cho kim loại sử dụng hàn dây ( chẳng hạn wire bonder ) Hàn dây có nghĩa dùng dây ñể kết nối chẳng hạn dây nhôm, dây vàng sử dụng IC chất bán dẫn (Si) tranzito với khung dây dẫn 13 chất HIC Ở hình 1.14 ví dụ kết nối dây IC ñơn khối với chất bán dẫn • Phân loại ñặc trưng hàn dây : Từ trình hàn dây ñược phân chia thành hàn dây siêu âm, hàn siêu âm kết hợp với ép nhiệt phương pháp hàn nhiệt Bảng 1.2 vài ví dụ phương pháp Bảng 1.2 Ví dụ ứng dụng phương pháp hàn dây Hàn dây siêu âm Ví dụ ứng dụng Dây cỡ to : dây kết nối có dòng ñiện lớn chạy qua ( vài A ) ( ví dụ : phận ñánh lửa ) Dây cỡ nhỏ : Dây tín hiệu cho sản phẩm ñóng gói gia nhiệt ( ví dụ : sensor P ) 14 Hàn siêu âm kết hợp ép nhiệt Sử dụng cho IC ñúc thông thường ( IC dùng cho flashing, máy vi tính 8-bit ) Hàn nhiệt Sử dụng cho IC ñúc thông thường 1.7 Hàn nhựa 1.7.1 Khái lược hàn nhựa : Chất dẻo ñược phân chia thành nhựa dẻo nhiệt _ nhựa tan chảy ñược gia nhiệt _ nhựa cứng nhiệt _nhựa không tan chảy ñược gia nhiệt _.ðối với loại nhựa dẻo nhiệt polyethylen, polypropylen, polyamide (nylon) kết nối cách sử dụng phương pháp hàn nóng chảy Bên cạnh ñó, ñối với loại nhựa cứng nhiệt phenol, melamine, polyeste chưa bão hòa, nhựa ure sử dụng phương pháp hàn nóng chảy nên phải sử dụng kết nối khí ghép nối 1.7.2 Hàn nóng : Hàn nóng bao gồm có giai ñoạn giống hình 1.5 Giai ñoạn bề mặt hàn ñược ñặt tiếp xúc với nóng áp lực nhỏ Nhiệt ñộ nhựa tăng lên nóng cung cấp nhiệt ñộ cho Ở giai ñoạn , hai bề mặt ñược hàn lại với áp lực ñược làm lạnh ñể hoàn thành trình ghép nối 1.7.3 Hàn rung ( hàn ma sát ) : Trong kĩ thuật hàn rung, chuyển ñộng tương ñối vật ñược hàn phát nhiệt bề mặt tiếp xúc ma sát nhựa bị nóng chảy Tùy thuộc vào cách thức việc chuyển ñộng mà ñược gọi hàn quay hàn rung ( ma sát ) Hình 1.16 hình 1.17 ñã minh họa loại hàn rung 15 1.74 Hàn sóng siêu âm: Khi sóng siêu âm 15~40kHz ñược áp dụng cho bề mặt tiếp xúc hiệu rung ñộng phản ứng xen kẽ bề mặt phát nhiệt làm cho nhựa bị nóng chảy ðiểm khác biệt lớn so với hàn siêu âm cho kim loại rung ñộng ñược tác ñộng trực giao/ vuông góc với bề mặt tiếp xúc ( hàn kim loại rung ñộng ñược tác dụng song song với bề mặt tiếp xúc ) giống thể hình 1.18 Hàn thiếc – Hàn vẩy 2.1 Hàn thiếc 2.1.1 Khái quát : Hàn thiếc hàn vẩy kĩ thuật ñược sử dụng từ lâu nhiều lĩnh vực : khí, ñiện khí, kiến trúc, giao thông vận chuyển, mĩ thuật, nghệ thuật, trang trí, y học Vật liệu chủ yếu ñược sử dụng chất hàn chất trợ dung Chất hàn thiếc ñược phân biệt với chất hàn cứng ñiểm có giới hạn nóng chảy 4500C Có nhiều kim 16 loại hợp kim kim loại ñối tượng phương pháp hàn chẳng hạn kẽm, thiếc, Sn-Pb, Sn-Zn Tuy nhiên, vật liệu hàn sử dụng thực tế giới hạn nóng chảy cần phải có thuộc tính cần thiết cho phương pháp hàn Xét cường ñộ hàn thiếc yếu so với hàn cứng nên cần phải lựa chọn sử dụng dựa ñiều kiện làm việc ñặc tính cần thiết cút nối Chất trợ dung ñược sử dụng với nhiều loại khác kẽm clorua, muối amoniac, côlôphan ñược chọn lựa từ mặt thao tác từ mặt ñặc tính Tuy nhiên, trộn lẫn chất hàn ñược tạo từ lõi côlôphan, bột thiếc chất trợ dung tạo hỗn hợp chất hàn ñặc biệt quan trọng ứng dụng ñiện khí 2.1.2 Hợp kim hàn Sn-Pb Hợp kim Sn-Pb hợp kim hàn tiêu biểu ñược sử dụng rộng rãi phương pháp hàn Những ưu ñiểm (1) tính hàn tốt, (2) ñiểm nóng chảy thấp, (3) chống ăn mòn tốt không tốn Bên cạnh ñó, có số hạn chế cường ñộ kết nối thấp khả chịu ñược nhiệt ñộ cao 1000C Tuy nhiên, hợp kim dễ hàn tính hàn tốt ñối với ñồng, thép vật liệu khác Và ñó, ñược sử dụng rộng rãi ñể kết nối ñiện khí kết nối nhiệt ñộ thấp 17 1) Tính chất hợp kim Sn-Pb : Các tính chất hợp kim ñược nêu bảng 2.1 ñây Bảng 2.1 Tính chất vật lý hợp kim hàn Sn-Pb 18 2) Sơ ñồ trạng thái tiêu chuẩn chất hàn SnPb : Hình 2.1 thể sơ ñồ trạng thái hợp kim hàn Sn-Pb Pb 100% nóng chảy 3270C Sn 100% nóng chảy 2320C Hỗn hợp hai kim loại nóng chảy tạo thành hợp kim có cấu tạo kết hợp loại Tại khu vực có ñường kết hợp a-c-a’ khu vực thể lỏng hoàn toàn ðường kết hợp ñược gọi ñường pha lỏng, nhiệt ñộ loại ñược gọi nhiệt ñộ ñường pha lỏng Nhiệt ñộ từ ñường kết hợp a-b-c-b’-a’ tùy theo trường hợp có tạo thành thể hóa rắn hoàn toàn nên ñược gọi ñường hóa rắn Ngoài ra, nhiệt ñộ ñường hóa lỏng hợp kim kết hợp Sn 19.5 % Sn 97.5% khác tùy thuộc vào cấu trúc hợp kim hầu hết ñều tạo thành thể rắn 183,30C nên ñường ñược gọi ñường tinh ñiểm C ñược gọi ñiểm tinh ( Sn 63% ) Mặt khác, khu vực hai hình tam giác ñược tạo thành từ việc kết nối ñiểm a-b-c a’-b’-c’ ñược gọi khu vực bán nóng chảy 2.1.3 Chất trợ dung (1) Hoạt ñộng chất trợ dung • Loại bỏ chất ôxi hóa : ðể chất hàn kết dính bề mặt kim loại nền, phải loại bỏ làm chất ôxi hóa chất bẩn gây cản trở ñến việc tiếp xúc nguyên tử hai kim loại Vì vậy, việc loại bỏ chất ôxi hóa hidrat hóa bề mặt kim loại trợ dung hàn cần thiết 19 • Tác dụng phòng chống ôxi hóa ñốt nhiệt : Trong trình hàn thiếc cần tiến hành gia nhiệt ñể tăng nhiệt ñộ chất hàn cho ñến tan chảy xảy tượng khuếch tán cho kim loại kết dính Tuy nhiên, ñối với bề mặt kim loại thông thường với việc tăng nhiệt ñộ, cần thúc ñẩy trình ôxy hóa cách nhanh chóng Trong trường hợp ñó, toàn bề mặt kim loại ñược phủ lớp mỏng chất trợ dung hàn ñể bảo vệ tiếp xúc trực tiếp với không khí có tác dụng phòng chống ôxi hóa gia nhiệt • Tác dụng giảm sức căng bề mặt chất hàn : Chất hàn sau nóng chảy có tính chất tạo thành hình cầu lực căng bề mặt Chất trợ dung ñược phủ lên lớp chất hàn nóng chảy nhờ có mặt giới hạn khí lỏng mà lực căng bề mặt nhỏ ñi, ñẩy mạnh mở rộng chất hàn (2) Các ñiều kiện cần thiết chất trợ dung • ðiểm nóng chảy thấp chất hàn : Chất trợ dung phải nóng chảy trước chất hàn nóng chảy ñể phát huy ñược tác dụng ñã ñề cập mục • Sức căng bề mặt, ñộ nhớt, tỷ trọng nhỏ chất hàn : Chất trợ dung phải bám dính vào bề mặt kim loại trước chất hàn Theo ñó, ñộ nhớt bám dính lớn gây cản trở cho việc mở rộng chất hàn Nếu tỷ trọng lớn bao phủ ñược bề mặt chất hàn • Dễ dàng loại bỏ phần lại : Chất trợ dung dù lại hay nhiều ñều có tính acid nên không loại bỏ hết bị phát sinh ăn mòn Nếu việc loại bỏ khó khăn gây nhiều vấn ñề chi phí tính • Không xâm phạm tới kim loại : Chất trợ dung có tính acid mạnh không dừng lại việc loại bỏ chất ôxi hóa mà ăn mòn làm tan chảy kim loại 20 • Không phát sinh khí có ñộc hay có mùi khó chịu : Về mặt an toàn vệ sinh tốt tránh sử dụng chất trợ dung có ñộc tính có mùi khó chịu Theo ñó, acid mạnh acid flohdric, acid phosphoric, acid hydrocloric sử dụng cần phải ý mặt an toàn vệ sinh 2.2 Hàn vảy/ hàn cứng 2.2.1 Khái quát : ðặc tính quan trọng hợp kim hàn vảy tính bám dính ñiểm nóng chảy, số tính chất bắt buộc phải có tùy theo trường hợp sử dụng Một số tính chất ñó ñược liệt kê ñây: • Có tính bám dính tốt tính lưu ñộng thích hợp • Có ñiểm nóng chảy vừa phải cấu trúc bị tan chảy hàn • Trường hợp tiến hành hàn vảy không khí, cần có thành phần dễ bốc • Cường ñộ cút nối tính chịu ăn mòn phù hợp với mục ñích sử dụng • Là chất có tính gia công tốt áp dụng cho dây Bảng 2.2 ñây nêu thành phần chính, thành phần phụ gia, phạm vi nóng chảy kí hiệu ñược quy ñịnh JIS vật liệu hàn vảy 21 Bảng 2.2 Các chất hàn chủ yếu nguyên tố cấu thành Hiển thị hàn vảy Kí hiệu Phân loại chất hàn Cu ðồng BsZn ðồng thau Ag Bạc CuP ðồng phospho Ni ðiểm nóng chảy Ghi 1083 820~935 JIS Z 3262 620~780 JIS Z 3261 720~900 JIS Z 3261 870 ( Cu35%Mn ) Ni, B, P Cr, Fe, 875~1135 JIS Z 3265 Si Au, Cu, Ag 890~1030 JIS Z 3266 Ni Pb, Ag Cu, 810~1235 JIS Z 3267 Mn, Ni Al, Si Cu 580~615 JIS Z 3263 Nikel Vàng Palladium Al Thành phần phụ gia Ni, Sn, Si Ag, Cu, Cd, Ni, Zn Sn, Li Cu, P Ag, Sn Cu, Mn Zn ðồng mangan SL Thành phần Cu Cu, Zn Nhôm 2.2.2 Hợp kim ñồng : Là sử dụng nguyên liệu có thành phần chủ yếu ñồng nguyên chất làm vật liệu ñể sử dụng cho hàn thép, hợp kim nikel-ñồng hợp kim nikel Chất hàn có tính ẩm tính lưu ñộng tốt Tuy nhiên, trình hàn có nhiệt ñộ cao nên ñể phòng tránh ôxi hóa vật liệu, thông thường người ta tiến hành sử dụng chân không không khí có khử ôxi 2.2.3 Hợp kim bạc : Sử dụng nguyên liệu có thành phần chủ yếu bạc ñể hàn cho phạm vi rộng lớn kim loại sắt thép, ñồng, hợp kim ñồng, nikel hợp kim nikel ( trừ nhôm magie ) phi kim gốm, than chì 2.2.4 Hợp kim ñồng phospho : Là hợp kim ñược tạo thành cách cho phospho vào ñồng hạ nhiệt ñộ nóng chảy, ñược sử dụng ñể hàn ñồng hợp kim ñồng Vì hợp kim ñồng phospho có tác dụng khử chất ôxi hóa nên khác với hợp kim hàn khác tiến hành hàn mà không cần sử dụng chất trợ dung Tuy nhiên, ñể có chất 22 lượng mối hàn tốt nên sử dụng chất trợ dung hàn hợp kim ñồng chẳng hạn vàng- ñồng 2.2.5 Hợp kim nhôm: Nhôm hợp kim nhôm có trọng lượng nhẹ so với thép hợp kim ñồng, có cường ñộ thích hợp, ưu ñiểm tính chịu ăn mòn, có tính dẫn ñiện dẫn nhiệt tốt Hợp kim ñược sử dụng rộng rãi cho máy bay, xe cộ, tàu thuyền, cầu ñường, chuyển nhiệt, tản nhiệt, cánh cửa ñồ chứa Bởi ñược sử dụng phổ biến nên phương pháp hàn nhôm luôn chủ ñề quan trọng nghiên cứu lĩnh vực ñã giành ñược nhiều sáng chế Tuy nhiên cho ñến sử dụng phương pháp phải ñối mặt với nhiều thách thức: • Làm ñể loại bỏ ñược lớp màng ôxit kiên cố ñược hình thành bề mặt nhôm • Phát triển chất hàn có tính chịu ăn mòn tốt dễ thấm vào nhôm • Làm ñể ngăn chặn ăn mòn ñiện phân nhôm tiếp xúc với ñồng yếu tố khác có xu hướng ion hóa cao so với nhôm Có nhiều phương pháp ñể hàn nhôm ñược phân làm hai loại lớn loại có sử dụng chất trợ dung loại không sử dụng chất trợ dung Bảng 2.3 nêu khái lược công ñoạn phương pháp hàn vảy chủ yếu 23 Phương pháp hàn nocolock phương pháp hàn có khí nitơ bảo vệ có sử dụng chất trợ dung nocolock Chất trợ dung nocolock florua thu ñược từ công thức phản ứng KalF4 + K2AlF3(H2O) Vì chất trợ dung có hoạt tính mạnh hàn ( nhiệt ñộ cao ) nên không cần tiến hành xử lý hóa học trước hàn Ngoài ra, nhiệt ñộ hóa cứng (5600C) không phản ứng với nhôm không hút ẩm nên không cần tiến hành rửa hóa học sau hàn Quá trình hàn sử dụng chất trợ dung nocolock ñơn giản nhiều so với trình hàn sử dụng chất trợ dụng clorua Phương pháp hàn chân không cho hiệu suất lớn trình tiến hành ñơn giản không sử dụng chất trợ dung Tuy nhiên, phương pháp ñòi hỏi ñiều kiện chân không mức ñộ torr 10-4~10-6 phí thiết bị chi phí bảo dưỡng cao Vật 24 liệu hàn sử dụng phương pháp hàn chân không thông thường hợp kim Al-Si có thêm 1~2% Mg Mục ñích việc thêm Mangan vào mangan có tác dụng hấp thụ khí ( loại bỏ lớp màng ôxit ) ñối với Al ( công thức 1, 2, ) 3Mg + Al2O3 3MgO + 2Al (1) 2Mg + O2 2MgO (2) Mg + H2O MgO + H2 (3) 25 [...]... thụ ít hơn so với hàn ñiện trở +) Cường ñộ có sự thay ñổi rõ rệt tùy theo ñộ dày và hình dạng của tấm +) Không thể áp dụng ñể hàn những vật lớn +) So với hàn ñiện trở thì ñộ phân bố về chất lượng sản phẩm hàn ( cường ñộ ) lớn 1.6.2 Kĩ thuật hàn dây/ dây liên kết : • Khái lược : Một trong những phương pháp hàn siêu âm ñược sử dụng nhiều cho các sản phẩm IC thì có phương pháp hàn dây, ở công ty chúng ta... ít thành phần dễ bốc hơi • Cường ñộ cút nối và tính chịu ăn mòn phù hợp với mục ñích sử dụng • Là chất có tính gia công tốt khi áp dụng cho tấm và dây Bảng 2.2 dưới ñây nêu ra những thành phần chính, thành phần phụ gia, phạm vi nóng chảy và kí hiệu ñược quy ñịnh trong JIS của các vật liệu hàn vảy 21 Bảng 2.2 Các chất hàn chủ yếu và nguyên tố cấu thành của nó Hiển thị hàn vảy Kí hiệu Phân loại chất hàn. .. và làm cho nhựa bị nóng chảy ðiểm khác biệt lớn so với hàn siêu âm cho kim loại là những rung ñộng ñược tác ñộng trực giao/ vuông góc với bề mặt tiếp xúc ( ở hàn kim loại thì những rung ñộng ñược tác dụng song song với bề mặt tiếp xúc ) giống như thể hiện ở hình 1.18 2 Hàn thiếc – Hàn vẩy 2.1 Hàn thiếc 2.1.1 Khái quát : Hàn thiếc và hàn vẩy là kĩ thuật ñược sử dụng từ rất lâu trong nhiều lĩnh vực như... trúc, giao thông vận chuyển, mĩ thuật, nghệ thuật, trang trí, y học Vật liệu chủ yếu ñược sử dụng là chất hàn và chất trợ dung Chất hàn thiếc ñược phân biệt với chất hàn cứng ở ñiểm nó có giới hạn nóng chảy dưới 4500C Có rất nhiều kim 16 loại và hợp kim của kim loại là ñối tượng của phương pháp hàn này chẳng hạn như kẽm, thiếc, Sn-Pb, Sn-Zn Tuy nhiên, những vật liệu hàn sử dụng trên thực tế thì ngoài... hàn nóng chảy nên phải sử dụng kết nối cơ khí và ghép nối 1.7.2 Hàn tấm nóng : Hàn tấm nóng bao gồm có 2 giai ñoạn giống như hình 1.5 Giai ñoạn một bề mặt hàn ñược ñặt tiếp xúc với tấm nóng bởi một áp lực nhỏ Nhiệt ñộ của nhựa sẽ tăng lên do tấm nóng cung cấp nhiệt ñộ cho Ở giai ñoạn 2 , hai bề mặt ñược hàn lại với nhau bởi áp lực và ñược làm lạnh ñể hoàn thành quá trình ghép nối 1.7.3 Hàn rung ( hàn. .. cũng có hoạt tính rất mạnh khi hàn ( khi nhiệt ñộ cao ) nên không cần tiến hành xử lý hóa học trước khi hàn Ngoài ra, khi ở dưới nhiệt ñộ hóa cứng (5600C) nó không phản ứng với nhôm không hút ẩm nên cũng không cần tiến hành rửa hóa học sau khi hàn Quá trình hàn sử dụng chất trợ dung nocolock ñơn giản hơn rất nhiều so với quá trình hàn sử dụng chất trợ dụng clorua Phương pháp hàn chân không có thể cho hiệu... dụng, YAG ñã ñược sử dụng ñể hàn các linh kiện của Tivi Braun ñược hơn 5 năm 1.6 Hàn sóng siêu âm 11 1.6.1 Hàn sóng siêu âm cho kim loại Là phương pháp xếp chồng vật cần hàn lên rồi kẹp ở giữa que hàn và bệ ñỡ dưới, tác ñộng áp lực tĩnh và quá trình hàn xảy ra khi có rung ñộng siêu âm Ở phương pháp này, thông thường mức ñộ chấn ñộng sóng siêu âm là khoảng 20kHz Trong cơ cấu hàn này khi nhìn bằng kính... trình ghép nối 1.7.3 Hàn rung ( hàn ma sát ) : Trong kĩ thuật hàn rung, những chuyển ñộng tương ñối của vật ñược hàn phát nhiệt trên bề mặt tiếp xúc do ma sát và nhựa bị nóng chảy Tùy thuộc vào cách thức của việc chuyển ñộng mà có thể ñược gọi là hàn quay và hàn rung ( ma sát ) Hình 1.16 và hình 1.17 ñã minh họa về 2 loại hàn rung này 15 1.74 Hàn sóng siêu âm: Khi sóng siêu âm 15~40kHz ñược áp dụng... thành hàn dây siêu âm, hàn siêu âm kết hợp với ép nhiệt và phương pháp hàn nhiệt Bảng 1.2 chỉ ra một vài ví dụ của từng phương pháp Bảng 1.2 Ví dụ về ứng dụng của các phương pháp hàn dây Hàn dây siêu âm Ví dụ ứng dụng Dây cỡ to : dây kết nối có dòng ñiện lớn chạy qua ( vài A ) ( ví dụ : bộ phận ñánh lửa ) Dây cỡ nhỏ : Dây tín hiệu cho sản phẩm ñóng gói không thể gia nhiệt ( ví dụ : sensor P ) 14 Hàn. .. sinh 2.2 Hàn vảy/ hàn cứng 2.2.1 Khái quát : ðặc tính quan trọng của hợp kim hàn vảy là tính bám dính và ñiểm nóng chảy, ngoài ra cũng còn một số tính chất bắt buộc phải có tùy theo từng trường hợp sử dụng Một số các tính chất ñó ñược liệt kê ra ở dưới ñây: • Có tính bám dính tốt và tính lưu ñộng thích hợp • Có ñiểm nóng chảy vừa phải và cấu trúc ít bị tan chảy khi hàn • Trường hợp tiến hành hàn vảy