焊接机理完整版

Cosθ=(σ固•气-σ固•液)/σ液•气

式中：σ固•气为基体金属与气相(或钎剂)之间的界面张力；
σ固•液为基体金属表面与液态钎料之间的界面张力；
σ液•气为液态钎料的界面张力；
接触角θ的大小表征了体系润湿与铺展能力的强弱。θ= 0°时，称为完全润湿；0°θ90°时，称为润湿；90°θ180°时，称为不润湿；θ=180°时，称为完全不润湿。
焊接时，液态焊料对固态母材的润湿是最基本的过程。因此，要获得优质的焊接接头，就必须保证液态焊料能良好地润湿母材，只有这样，钎料才能顺利填充钎缝间隙，所以，一般情况下希望液态焊料在母材上的接触角要小于20°。SMT焊接要求小于30°。

润湿程度的目测评估

润湿程度的大小，分为下列几种状态：

1) 润湿良好：指在焊接面上留有一层均匀、连续、光滑、无裂痕、付着好的焊料，此时润湿角小于30度。通过切片观察，则在结合面上形成均匀的金属面化合物，并且没有气泡。

2) 部分润湿：金属表面一些地方被焊料润湿，另一些地方表现不润湿。在润湿区的边缘上，润湿角明显偏大。

3) 弱润湿：表面起初被润湿，但过后焊料从部分表面浓缩成液滴。

4) 不润湿：焊料在焊料面未能形成有效铺展，甚至在外力作用下，焊料仍可去除。

毛细现象及其在焊接中的作用

毛细作用：是液体在狭窄间隙中流动时所表现出来的固有特性。在实际生活中有很多这样的例子，例如：将两块平行的玻璃板或直径很细小的洁净管子插入某种液体中，液体在平板之间或在细管内会出现两种现象：一种是液体沿着间隙或细小内径上升到高出液面的一定高度h,如图2(a)所示；另一种是液体沿着间隙或细小内径下降到低于液面的一定高度h，如图2(b)所示，这种现象称为“毛细作用”。液体在毛细作用下，在间隙或细小内径中上升或下降的高度，可由下式确定：

h=2σ液·气·cosq / g·ρ·r

式中：σ液·气—液相与气相界面上的界面张力；
q—润湿角；
r—毛细管的半径(或平板间隙)；
g—当地的重力加速度；
ρ—液体的密度。

图2 细小间隙中的毛细作用

图3 毛细作用效应

据我们中学的物理中所讲，平行间隙中的毛细作用是均匀的，然而，在焊接中，平板平行间隙中的毛细填缝作用是不均匀的。我们不妨做一个简单的实验：将两块玻璃板搭接在一起，在搭接的边缘上，滴一滴墨水，我们可以清楚的看见这一现象，就是墨水在平板间隙中不是均匀、整齐地流动，而是紊乱的流动。并且还可以看到，墨水的填缝速度是不均匀的，不仅在前进方向会有流速不均匀的现象，有时还受到墨水沿侧面流动的影响(如图3所示)。因此，从这一试验结果可以看出：焊接时，焊料的毛细填缝也应是不均匀、不规则的。实际上这种毛细填缝特点将会直接影响焊接接头的质量，形成焊缝不致密，产生夹气、夹渣等缺陷。

在焊接过程中，焊缝可能处于水平或倾斜等各种位置，而且在实际表面构成的平行间隙内，由于表面粗糙度的影响，使得实际间隙内各处的实际值的大小不同，焊料流动前沿不能够象理想表面构成的平行间隙时焊料流动前沿那样平稳，而会产生紊乱，但液态焊料有优先填充微小间隙的倾向，这