CN101642839A - 钻头焊接工艺 - Google Patents

Abstract

本发明揭露了一种钻头焊接工艺，它包括以下步骤：1：将钻头的两焊接部件的焊接面相对，分别置于竖直面上下两个位置，焊料黏附于钻头下位焊接部件的焊接面上；2：将上位焊接部件下移直至其焊接面触碰到焊料表面后，再向上移动上位焊接部件至预设高度；3：预加热两焊接部件的焊接面和焊料，而后冷却；4：再加热焊接部件的焊接面和焊料直至焊料融化；5：向下移动上位焊接部件直至其焊接面与下位焊接部件焊接面贴合后继续加热若干时间；6：将上位焊接部件上移至预留高度，加热两焊接部件和焊料直至焊料充满两焊接部件之间预留高度的空间。本发明揭露的钻头焊接工艺不易产生焊接气泡，焊接部位的抗弯强度强，整体牢固度高。

Description

钻头焊接工艺

技术领域

本发明涉及一种焊接工艺，尤其涉及应用于印制电路板钻孔的钻头焊接工艺。

背景技术

随着电子信息技术的高速发展，印制电路板的集成度也随之不断提高。因此，印制电路板的制作与加工变得更为精细，其要求也变得更为严格。随着印制电路板加工要求的提高，对其加工所使用的工具-钻头的要求也越来越高。

目前用于制作印制电路板的钻头材料较为普遍的是硬质合金材料。硬质合金材料主要是金属碳化物，以碳化钨作为硬质合金材料较为常见。硬质合金材料的钻头可实现印制电路板的硬质基材的高速钻孔，其耐磨性和受力强度远远高于普通合金材料的钻头。少数稀有金属碳化物也可作为硬质材料，但因其金属稀有和价格昂贵，其应用非常有限。硬质合金材料的钻头常见的制作方式可分为两种：整体削磨和焊接。整体削磨是钻头的刃部和柄部为整体成型体，通过切削和削磨完成刃部和柄部的进一步加工。由于硬质合金材料价格较高，整体削磨制作的钻头因其加工浪费的合金材料较多，加工成本高导致其钻头制作成本昂贵。

钻头的制作可以通过焊接钻头的刃部和柄部来完成钻头的制作。焊接方法制作的钻头节省硬质合金材料，相应的会降低钻头的制作成本。目前硬质合金材料的焊接多采用的火焰钎焊法。但该焊接方法制作的钻头由于的整体同心度差和火焰加热的温度和速度难以控制，导致焊接质量差，焊接处抗弯能力弱，牢固性低的问题。

发明内容

本发明解决的问题是传统印制电路板钻头焊接工艺中存在的焊接质量差，焊接处抗弯能力弱和牢固性低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种钻头焊接工艺，该钻头包括柄部和刃部两焊接部件。该焊接工艺包括以下步骤：步骤1：将钻头的两焊接部件的焊接面相对，分别置于竖直面上下两个位置，用于焊接的焊料粘附于钻头下位焊接部件的焊接面上；步骤2：将钻头的上位焊接部件下移直至其焊接面触碰到焊料表面后，再向上移动钻头的上位焊接部件至预设高度；步骤3：预加热钻头两焊接部件的焊接面和焊料，而后冷却；步骤4：再加热钻头焊接部件的焊接面和焊料直至焊料融化；步骤5：向下移动所述钻头上位焊接部件直至其焊接面与所述下位焊接部件焊接面贴合后继续加热若干时间；步骤6：将钻头上位焊接部件上移至预留高度，加热钻头两焊接部件的焊接面和焊料直至焊料充满两焊接部件之间预留高度空间。

进一步的，步骤1至步骤6中所涉及的加热均是采用通有交变电流的感应线圈加热方式。

进一步的，该焊接工艺还包括步骤1之前钻头两焊接部件焊接面的喷砂，清洗，烘干的预处理步骤。

进一步的，钻头的下位焊接部件的焊接面直径大于所述上位焊接部件的焊接面直径。钻头的下位焊接部件为所述钻头的刃部。

进一步的，钻头两焊接部件的材料为碳化钨硬质合金。钻头的焊料由焊片和助焊剂构成；所述焊片为银铜钎料，所述助焊剂为氟硼酸钾。焊接工艺所涉及的加热步骤的加热温度范围为720℃～780℃。

进一步的，该焊接工艺步骤1～6均处于经过滤尘处理的空气环境中。

由以上公开的技术方案可知，通过上下垂直移送和定位钻头焊接部件，利于提高钻头两焊接部件的同心度。该焊接工艺采用焊接材料预加热，能够减少焊接部位的应力，焊接工艺整个过程处于经过滤尘处理的空气环境中，能够使焊接部位不易产生气泡。该焊接工艺采用通有交变电流的感应线圈非接触加热方式，能够防止焊接材料的变形及破损，且使用银基钎料做焊片通过步骤6形成预留高度的钎缝来完成焊接，可增强焊接部位的抗弯强度，使其整体牢固度高。

附图说明

图1为该焊接工艺中焊接部件具体位置的侧视图；

图2为该焊接工艺的流程图。

具体实施方式

为使本发明的技术特征更明显易懂，下面结合附图，对本发明所揭露的焊接工艺进行进一步的描述。

本发明应用于印制电路板钻孔的钻头是采用焊接工艺进行制作。因此如背景技术所述，该焊接法制作的钻头相对于整体切削法制作的钻头可有效的节约用于制作钻头的合金材料，降低钻头的制作成本。

如图1所示，本发明焊接工艺需要进行焊接的焊接部件包括柄部1和刃部2。本发明焊接工艺包括如图2所示的步骤。步骤S1，如图1将钻头的两焊接部件的焊接面相对，分别置于竖直面上下两个位置，用于焊接的焊料粘附于钻头下位焊接部件的刃部的焊接面上。为便于垂直移送和定位两焊接部件，两焊接部件的焊接面的中心连线应垂直于水平面。焊接部件的竖直面上下方位放置，利用垂直移送能最大程度的保证焊接后钻头的刃部与柄部的同心精度。为避面造成后续焊接工艺中焊料的浪费，钻头的下位焊接部件的焊接面直径需大于上位焊接部件的焊接面直径。本发明以刃部焊接面直径大于柄部焊接面直径为例，因此，将刃部2置于下方，作为下位焊接部件；将柄部1置于上方，作为上位焊接部件。用于焊接的焊料由焊片3和助焊剂4构成。焊片3为银铜钎料，助焊剂4为氟硼酸钾。钻头的刃部2和柄部1的材料均为碳化钨硬质合金。基于以上焊料和钻头材料的选择，焊接工艺所涉及的加热步骤的加热温度范围为720℃～780℃，这样可避免加热温度过高导致材料的变形和损伤和加热温度过低导致焊料无法呈熔融状态而完成焊接或焊接质量变差的问题。此步骤S1加热仅是利于焊片3和助焊剂4粘附于刃部2的焊接面上并不需要到达熔融状态而影响后续焊接质量，因此加热温度可设置稍低一些，例如720℃，即可完成焊料的粘附。在步骤S1之前还可对钻头两焊接部件焊接面的喷砂，清洗，烘干的预处理步骤。这样可保持待焊接的两焊接面表面平滑和干净，减少焊接过程中产生的气泡。

步骤S2，将钻头的上位焊接部件柄部1下移直至其焊接面触碰到焊料表面后，即助焊剂4表面，再向上移动钻头的上位焊接部件柄部1至预设高度。步骤S3：预加热钻头两焊接部件的焊接面和焊料，而后冷却；步骤S4：再加热钻头焊接部件焊接面和焊料直至焊料融化；步骤S5：向下移动钻头上位焊接部件直至其焊接面与下位焊接部件焊接面贴合后继续加热若干时间。步骤S6，将钻头上位焊接部件上移至预留高度，加热钻头两焊接部件的焊接面和焊料直至焊料充满两焊接部件之间预留高度的空间。

步骤S1～S6所涉及的加热均是采用通有交变电流的感应线圈加热方式。感应线圈加热方式如图1所示利用环绕的感应线圈包围需加热的范围，线圈通有高频交变电流，产生强烈变化的磁场穿透所包围的加热范围内焊接部件的焊接面和焊料，因此焊接部件的焊接面和焊料就会被加热。感应线圈无需和被加热的金属材质的焊接面或焊料接触即可对其进行加热，并仅加热需要加热的部分，能够防止材料的变形及破损，没有热损失。整个焊接工艺步骤S1～S6的过程均处于经过滤尘处理的空气环境中，经过聚尘后的空气环境中灰尘杂质少，能够使焊接部位不易产生气泡，使焊接部位牢固。

步骤S3对焊接材料的预加热，即柄部1、刃部2的焊接面和焊片3和助焊剂4预加热，能够减少焊接部位的应力，降低步骤4或后续焊接时气泡的产生几率。步骤S3，预加热的时间和冷却的时间均不宜过长，若时间过长也就未起到预加热应有的作用。本实施例中，较佳地，预加热的时间和冷却的时间均为0.2秒。步骤S2可有效定位柄部1的焊接面竖直方向的位置，使得柄部1焊接面与助焊剂表面相离预设高度。该预设高度可有效避免在步骤S4中再加热时焊料呈熔融状态时柄部1焊接面与焊料表面接触，同时又确保柄部1的焊接面处于感应线圈有效的加热范围内。为确保步骤S4中焊片和助焊剂加热至熔融状态，再加热的时间也应适宜，过短或过长均会降低焊接质量。本实施例中，较佳地，再加热时间为1.5秒。步骤S5中上位焊接部件柄部1向下移动与下位焊接部件焊接面贴合的时间不宜过长，否则经步骤S4再加热的焊料会降温凝固，因此步骤S2中柄部1上移的预设高度不宜离焊料表面的距离过高，本实施例中步骤S2的预设高度为1.5毫米。步骤S5中柄部焊接面与刃部焊接面贴合后再对两焊接面以及焊料持续加热若干时间主要使焊料与柄部和刃部的焊接面进行初步的渗透。继续加热的时间不宜过长或过短，本实施中较佳地，继续加热的时间为2秒。

在步骤S6中，将钻头上位焊接部件上移至预留高度，加热钻头两焊接部件和焊料直至焊料充满两焊接部件之间预留高度的空间。在钎焊工艺中，预设的钎缝间隙是否合适成为衡量钎焊质量的重要参数。钎缝越小，焊接应力越大，反之，钎缝越大，则焊接应力越小。钎缝间隙过小时，会导致钎缝中的焊料太少，没有起到焊接部件之间的粘合作用，使焊接部位应力增加，拉伸强度下降；而间隙过大，则钎料于焊接部件焊接面的毛细渗透作用会减弱，会导致钎料与焊接部件的焊接面之间的毛细渗透作用减弱，从而不能起到焊接部件之间的粘合作用，使焊接部位强度下降。因而大小适中的钎缝间隙对减小焊接应力和增强焊缝牢度有很大的作用。本实施例中，较佳的，预留高度即钎缝间隙值的大小为焊料熔融状态时的液面高度，即0.05毫米。调整好预留高度后，为了使焊料能够均匀的充满钎缝间隙，需对整体进行短时间加热来完成焊接，本实施例中，较佳的，整体短时间加热时间具体为0.2秒。

综上所述，本发明所揭露的印制电路板钻头焊接工艺相对目前现有的印制电路板钻头制作工艺，通过上下垂直移送和定位钻头焊接部件，能使加工制作出来的钻头具有非常高的同心精度；通过对焊接材料焊接面的预处理、对材料的预加热能使焊料以及经过滤尘处理的空气环境中进行焊接作业均有利于减少焊接过程中产生的气泡。该焊接工艺采用通有交变电流的感应线圈非接触加热方式，能够防止焊接材料的变形及破损，且使用银基钎料做焊片通过步骤6形成预留高度的钎缝来完成焊接，可增强焊接部位的抗弯强度，使其整体牢固度高。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (9)

1.一种钻头焊接工艺，所述钻头包括柄部和刃部两焊接部件，其特征在于，所述焊接工艺包括以下步骤：

步骤1：将所述钻头的两焊接部件的焊接面相对，分别置于竖直面上下两个位置，所述用于焊接的焊料黏附于所述钻头下位焊接部件的焊接面上；

步骤2：将所述钻头的上位焊接部件下移直至其焊接面触碰到所述焊料表面后，再向上移动所述钻头的上位焊接部件至预设高度；

步骤3：预加热所述钻头两焊接部件的焊接面和焊料，而后冷却；

步骤4：再加热所述钻头两焊接部件的焊接面和焊料直至焊料融化；

步骤5：向下移动所述钻头上位焊接部件直至其焊接面与所述下位焊接部件焊接面贴合后继续加热若干时间；

步骤6：将所述钻头上位焊接部件上移至预留高度，加热所述钻头两焊接部件的焊接面和焊料直至焊料充满所述两焊接部件之间预留高度的空间。

2.如权利要求1所述钻头焊接工艺，其特征在于：所述步骤1至步骤6中所涉及的加热均是采用通有交变电流的感应线圈加热方式。

3.如权利要求1所述钻头焊接工艺，其特征在于：所述焊接工艺在步骤1之前还包括钻头两焊接部件焊接面的喷砂，清洗，烘干的预处理步骤。

4.如权利要求1所述钻头焊接工艺，其特征在于：所述钻头的下位焊接部件的焊接面直径大于所述上位焊接部件的焊接面直径。

5.如权利要求4所述钻头焊接工艺，其特征在于：所述钻头的下位焊接部件为所述钻头的刃部。

6.如权利要求1所述的钻头焊接工艺，其特征在于：所述钻头两焊接部件的材料为碳化钨硬质合金。

7.如权利要求6所述的钻头焊接工艺，其特征在于：所述钻头的焊料由焊片和助焊剂构成；所述焊片为银铜钎料，所述助焊剂为氟硼酸钾。

8.如权利要求7所述的钻头焊接工艺，其特征在于：所述焊接工艺所涉及的加热步骤的加热温度范围为720℃～780℃。

9.如权利要求1所述的钻头焊接工艺，其特征在于：所述焊接工艺的步骤1～6均在经过滤尘处理的空气环境中执行。

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