摘要：随着我国的经济在快速的发展，社会在不断的进步，利用金相检测方法检验焊接质量状态，可以从根本上判断缺陷形态及成因，并在此基础上进行有针对性地优化和控制工作。文章对金相检测的关键步骤，检测结果的主要质量缺陷状态和优化措施进行了研究，对于焊接质量的缺陷识别及优化控制提供客观评价依据，并为建立参数化金相检测网联化信息系统提供数据支撑。
关键词：金相检测；焊接质量
引言
随着SMT在电子设备生产中的广泛应用，使得电子设备特别是高精度电子仪器，在小型化、高集成化、高可靠化的发展方面产生了一次较大的飞跃。SMT焊点的整体质量与可靠性对于电子设备整机高可靠性指标的实现，是至关重要，举足轻重的；特别是在焊接诸如QFP这类大规模集成电路中，所形成的SMT焊点非常纤细、薄俏时，则更是如此。因此SMT焊点整体质量（特别是内在质量）的检测，就必然成为SMT生产与工艺研究中极为重要的一环。目前SMT焊点整体质量的检测方法，主要有红外法、激光法、金相法、外观法等，它们均具有各自的优点，同时也有其局限性。SMT焊点质量的金相检测法能够直观、准确、高分辨率地显示焊点内部的显微组织形貌与结构，鉴别缺陷焊点的相组织、相化学成分，并能通过金相摄影，如实地记录SMT焊点内部的组织与结构。因此它能客观准确地评价SMT焊点的内在质量，是目前SMT焊点质量检测的较好方法之一。
1概述
1.1金相检验检测的技术原理
金相检验检测的概念就是指金相学，其将金属或者是金相内部结构作为主要的研究对象。金相检验检测技术也可称为金相分析，其应用金相学的方式方法，以此来有效对金属材料展开宏观和微观的检测检验工作。除此之外，其还能够有效地研究当受到外界条件影响或者是内在条件影响时，其对金属或是合金内部结构的显著影响。若出现温度的不断变化、金属在加工时受到变形、出现浇注情况等现象，这些不良现象被称作是外界条件因素，而内在条件影响因素则体现在金属或者是合金的化学成分。金相检验检测技术体现了金属金相的主要形式。比如，马氏体、奥氏体、铁素体等形式。将金属材料进行有效的检验精测，其直接影响着特种设备零件的使用性能以及使用寿命，金相检验检测成为控制特种设备零件内在条件影响因素的重要途径。因此，在展开新材料、新工艺、新产品的研发过程中，应有效提升金属或是合金内部结构的质量。
1.2金相检测检验技术在使用过程中的劣化程度应用
由于承压类特种设备具有特殊性的特点，其所处的运行环境较为恶劣。因此，处在较长时间的运作过程中，其特种设备材料出现较为严重的磨损现象，甚至还会劣化，从而使得承压类特种设备在使用过程中，存在着诸多安全隐患。因此，针对承压类特种设备运用金相检验检测技术，为其更换设备提供诸多有力条件。通过金相检验检测技术的有效应用，将承压类特种设备所具有的耐高温性以及抗腐蚀性进行有目的性的监测，从而降低金属或合金内部结构的损伤，提高其抗腐蚀能力。
2金相检测的焊接质量缺陷研究及控制
2.1未熔合
按照焊接工艺要求，焊接形成直径符合要求的熔核。焊接熔核区域焊接板材未熔合，未形成熔核，主要由于焊速过快，焊接电流电压偏小，摆幅过大、焊枪倾角过大等因素造成，可通过减慢焊接速度，调整焊接电流电压参数，优化焊枪操作姿势进行优化控制。
2.2上端未100%包裹
按照焊接工艺要求，上板需完全100%被焊料包裹，当焊料未对上端板材形成100%包裹，将形成焊接质量缺陷，主要由于焊枪指向位置，倾角偏差，焊接电流电压偏小等原因导致，可通过调整焊枪倾角，调整焊接电流电压参数进行优化。
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2.3 试样的浸蚀
化学浸蚀工序是SMT焊接试样制备工作中非常重要的一环，它是能否充分正确地显示，准确无误地分解焊点显微组织的关键所在。对于两相或多相结合，其化学浸蚀实质上是一个电化学腐蚀的过程。在浸蚀液的作用下，试样表面具有高负电位的相被迅速溶解，形成蚀坑；而具有高正电位的相受到保护，仍保持其光亮表面；这样在试样表层就形成了一幅由无数平台与凹坑组成的有复杂反差与衬度的组织图案。浸蚀剂的正确选择是极为重要的课题，只有合适的试剂，才能浸蚀出真实、明晰和具有一定反差与衬度的组织图像；反之则易出现模糊、不真实或显露不充分。正确选择浸蚀剂的一般原则是：根据试样的合金种类、化学成分，以及结合合金相图分析出可能会出现的相组织及其电极电位，寻找合理的具有选择性浸蚀性能的化学试剂；同时结合试验，适当地调整试剂的成分与配比。SMT焊接试样的浸蚀工作是比较复杂与讲究的，这是由于SMT试样的相结构具有多相性，而且各相的电极电位又有较大的差异性所决定的。笔者采用的浸蚀方法是：在显示SMT焊点合金层的显微组织时，采用3%硝酸酒精溶液（冷蚀）与重铬酸钾硫酸溶液（热蚀）双重浸蚀的方法；而在显示富铅合金区组织时，采用另加3%硝酸银溶液轻度揩蚀的方法。应用上述方法能较好地显示出SMT焊点的内部显微组织及后置反应引起的组织变化情况。
2.4粗大气孔
根据焊接工艺标准，气孔不允许在拼接层呈开放式朝向熔核边缘。熔核区域气孔穿透熔核边缘，会产生粗大气孔缺陷。缺陷主要由于焊接电流电压偏大，焊接件表面不清洁，焊接速度较慢等原因造成，可通过调整焊接电流，提升焊接件表面清洁度，调整焊接速度等措施进行优化。
2.5无熔深
根据焊接工艺标准，熔深深度需大于0.2mm，无熔深的缺陷状态为两种焊接件之间无焊料渗透深度，主要由于焊接速度过快，焊接电流电压参数偏小，焊枪摆动幅度过大，焊枪自身倾角偏差等因素造成，可通过降低焊接速度参数，调整焊接电流电压参数，调整焊枪姿态等措施进行控制优化。
2.6焊点偏移
点焊在错误的区域，未有效连接三层板材不符合焊接工艺要求，主要表现在未在规定区域内焊接焊点，焊点应为三层板，试样实际为两层板。造成这类缺陷的主要原因为零件匹配尺寸偏差大，焊接位置错误等因素，可通过优化零件尺寸缩小零件匹配偏差，工艺准确性核对等措施进行控制。
2.7对储液设备的液位进行检测
化工厂中有许多的特种设备，而特种设备对物料的控制采用的是液位传感器的控制，利用红外检测技术对液位进行控制，防止整个特种设备在传感器的失灵时导致的断流或者逆流现象，保障整个生产过程的顺利进行。对特种技术的液位监测，常见光下只能看见设备的表面，而在红外检测技术的应用上，可以对设备的物料及内部构造都有相应的可见度。尤其是因设备内原材料的比热容不同，所呈现的热成像也不进相同。因此，应用红外线检测技术，可以清晰地观察到液位。
结语
通过金相检测，可以在显微成像基础上直观评价焊接工艺质量，对于焊接工艺参数的优化、焊接件来料质量状态，焊枪工艺状态提供客观且明确的评价依据。同时，建立一套成熟的金相检测流程既可以从体系上对焊接质量状态实现闭环控制，也可以对批次质量状态提供追溯和验证的依据。基于金相检测结果的焊接质量优化，将更加参数化、信息化，在不久的将来，通过金相检测大数据的积累，也将对焊接参数网联化监控提供基础数据支撑。
参考文献：
[1]高文民.金相检验基本知识[M].北京：中国铁道出版社出版，1989：50-112.
[2]张云海.特种设备检验中无损检测技术的应用[J].科技创新与应用，2016（34）：299.
[3]高扬.探究物联网技术在起重机检验检测中的应用[J].化工管理，2015（35）：170.
论文作者:黄根斌,陈逍
论文发表刊物:《基层建设》2019年第20期
论文发表时间:2019/10/9
标签：金相论文; 质量论文; 焊枪论文; 焊点论文; 试样论文; 特种设备论文; 缺陷论文; 《基层建设》2019年第20期论文;