電火工品手工焊接引線工藝技術(shù)研究

賀 陽(yáng) 霍明光 楊志強(qiáng)

（陜西應(yīng)用物理化學(xué)研究所，陜西 西安 710061）

電火工品是安裝在總體武器系統(tǒng)的關(guān)鍵元件。它與總體的連接方式主要有3 種：插座插接、引線連接和腳線連接。引線的作用是將電火工品和總體武器系統(tǒng)連接，通過(guò)武器系統(tǒng)施加電流，使電火工品產(chǎn)生燃燒或爆炸，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能[1]。

帶有引線的電火工品種類很多，目前基本上都是手工錫焊焊接在產(chǎn)品內(nèi)部。近年來(lái)，隨著產(chǎn)品生產(chǎn)數(shù)量和質(zhì)量要求的不斷提高，暴露出來(lái)的焊接引線問(wèn)題也在逐年增多，過(guò)去那種較為單一的焊接引線工藝，已經(jīng)不能滿足現(xiàn)階段多品種、大批量生產(chǎn)的質(zhì)量和安全要求，造成了較大的生產(chǎn)損耗和經(jīng)濟(jì)損失。該文針對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)中出現(xiàn)的焊接引線問(wèn)題，開(kāi)展了工藝研究與技術(shù)攻關(guān)，解決了生產(chǎn)中出現(xiàn)的焊接引線問(wèn)題，并結(jié)合電火工品特點(diǎn)，總結(jié)了四大類焊接引線工藝方法，提高了產(chǎn)品焊接合格率和質(zhì)量一致性，實(shí)現(xiàn)了工藝技術(shù)創(chuàng)新。

1 現(xiàn)狀調(diào)查

沒(méi)有統(tǒng)一規(guī)范的電火工品手工焊接引線工藝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，每個(gè)產(chǎn)品工藝文件對(duì)焊接引線的操作方法、質(zhì)量要求、注意事項(xiàng)、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)等方面的工藝技術(shù)要求各不相同，以該單位A、B、C、D、E 5 種產(chǎn)品為例，對(duì)2017年焊接引線情況進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計(jì)，生產(chǎn)中出現(xiàn)的焊接引線問(wèn)題較多，廢品高，合格率低（平均值：94.7%），生產(chǎn)損耗和經(jīng)濟(jì)損失較大。

將生產(chǎn)中出現(xiàn)的焊接引線問(wèn)題進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，問(wèn)題主要集中在以下4 個(gè)方面。1）引線偏離。引線不居中使收口時(shí)引線絕緣層破損，導(dǎo)致產(chǎn)品絕緣性能下降。2）有尖點(diǎn)。焊接處與引線屏蔽層/金屬外殼接觸，導(dǎo)致產(chǎn)品絕緣不合格。3）焊點(diǎn)過(guò)大。焊點(diǎn)大影響產(chǎn)品后續(xù)裝配質(zhì)量。4）焊接不牢。焊接不牢固導(dǎo)致產(chǎn)品電阻不穩(wěn)定或引線脫落。

2 原因分析

根據(jù)電火工品手工焊接引線工藝技術(shù)要求及過(guò)程控制，從工具設(shè)備、焊接材料、工藝方法和質(zhì)量檢測(cè)4 個(gè)方面認(rèn)真分析了造成焊接引線不合格的所有原因，制定判斷標(biāo)準(zhǔn)，逐條進(jìn)行驗(yàn)證確認(rèn)。工藝設(shè)備是否按照產(chǎn)品工藝要求使用相應(yīng)規(guī)格的烙鐵及工裝模具。焊接材料焊錫規(guī)格及助焊劑配比是否正確；引線芯線是否有損傷或氧化。工藝方法工藝標(biāo)準(zhǔn)和工藝要求、操作方法是否規(guī)范、一致。焊接引線工藝文件描述、關(guān)鍵焊接技術(shù)參數(shù)是否詳細(xì)。質(zhì)量檢測(cè)：焊接全過(guò)程是否有焊接引線質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。

3 工藝改進(jìn)研究

根據(jù)以上分析，針對(duì)造成焊接引線質(zhì)量不合格的6 條主要影響因素，進(jìn)行工藝改進(jìn)和技術(shù)研究。

3.1 準(zhǔn)備引線

引線剝?nèi)ソ^緣層：用熱剝器或精密剝線機(jī)按產(chǎn)品的工藝要求剝?nèi)ヒ€焊接端的絕緣層，注意不應(yīng)傷及芯線，絕緣層根部不應(yīng)燒焦。剝?nèi)ソ^緣層的引線放入干燥器內(nèi)待用。引線焊接端搪錫：根據(jù)需要將引線焊接端芯線進(jìn)行搪錫，搪錫時(shí)要一邊搪錫一邊旋轉(zhuǎn)，搪錫不要超過(guò)1 s～2 s，多股引線的搪錫要防止焊錫浸入絕緣層內(nèi)，造成軟線變硬，容易導(dǎo)致接頭故障。

3.2 清潔處理

將待焊接的電火工品焊接點(diǎn)、內(nèi)孔或端面沾附的油污、灰塵、金屬屑、臟物等多余物處理干凈，部分電極塞還需用蒸餾水反復(fù)洗滌2 ～3 次或超聲波清洗，后用無(wú)水乙醇脫水1 ～2 次晾干待焊。

3.3 焊接引線

根據(jù)電火工品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與工藝技術(shù)要求，結(jié)合實(shí)際操作、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與總結(jié)完善，確定了四大類電火工品手工焊接引線工藝方法：壓接焊、插接焊、搭接焊和纏繞焊。

3.3.1 壓接焊

將待焊品置于工裝塞座中固定好，首先將引線焊接端芯線放置于兩腳線之間中部位置，用平口螺絲刀將腳線對(duì)折，壓緊引線芯線端，用毛筆給腳線和芯線壓合處刷上焊液，備好焊絲，右手拿烙鐵，以左右手的胳膊肘和手腕為平衡支撐點(diǎn)，進(jìn)入備焊狀態(tài)。加熱2 s～3s 后觀察到焊液已完全流散焊點(diǎn)部位時(shí)，此時(shí)迅速在70°～80°向右上方移開(kāi)烙鐵移開(kāi)烙鐵頭結(jié)束焊接[2]。同時(shí)左手保持手中的引線此時(shí)保持不動(dòng)，待焊點(diǎn)處的錫冷卻凝固2 s～3 s 后，才可松手，焊點(diǎn)表面光亮圓潤(rùn)大小適中無(wú)毛刺。

接焊是將引線焊接端彎曲成90°放在壓線柱根部，然后再將引線柱折彎壓在引線上焊接。注意引線柱均不能從根部直接彎曲，以防折斷，還有引線絕緣層/皮不應(yīng)被壓在兩腳線間。鐵頭吃錫的量要合適，能覆蓋整個(gè)焊接部位。吃錫不能太多也不能太少，焊錫太少導(dǎo)致焊點(diǎn)不結(jié)實(shí)機(jī)械強(qiáng)度不夠，焊錫過(guò)多導(dǎo)致焊點(diǎn)過(guò)大，后續(xù)裝配困難易導(dǎo)致短路，影響絕緣性。帶藥焊接引線時(shí)，焊接引線時(shí)加熱焊點(diǎn)的時(shí)間一定不能超過(guò)3 s，因?yàn)槔予F頭（25 W ～35 W）工作的溫度一般250℃～300℃，加熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致電極塞整體溫度升高超過(guò)藥劑的臨界溫度引起安全事故，還有補(bǔ)焊時(shí)不能超過(guò)兩次。電火工品都需要焊接2 根引線，在進(jìn)行壓接焊時(shí)，分別將2 根引線進(jìn)行背向焊接，便于后續(xù)產(chǎn)品裝配。

3.3.2 插接焊

將電極塞接線柱或焊接點(diǎn)用毛筆刷上焊液置于工裝塞座中，右手拿烙鐵，以左右手的胳膊肘和手腕為平衡支撐點(diǎn)，進(jìn)入備焊狀態(tài)，要求烙鐵頭保持干凈，無(wú)焊渣等氧化物，并在烙鐵頭鍍有一層焊錫。烙鐵頭（斜口、平口）以45°～60°角靠在被焊件的插接處，左手拿穩(wěn)引線搪錫一端（剝掉絕緣層）插入接線孔內(nèi)，右手拿加熱的烙鐵頭將焊錫絲熔化，然后再將熔化的焊錫加壓待焊點(diǎn)受熱，加熱整個(gè)被焊體。加熱2 s～3 s 后觀察到焊液已完全流散焊點(diǎn)部位時(shí)，此時(shí)迅速向右上方45°～60°移開(kāi)烙鐵移開(kāi)烙鐵頭，結(jié)束焊接。同時(shí)左手保持手中的引線此時(shí)保持不動(dòng)，待焊點(diǎn)處的錫冷卻凝固后，才可松手，便留下呈正正弦波峰形狀，表面光亮圓滑焊點(diǎn)，并且表面無(wú)錫刺焊點(diǎn)的錫量適中。

3.3.3 搭接焊

將電極塞腳線和引線用毛筆刷上焊液置于工裝塞座中，右手拿烙鐵，以左右手的胳膊肘和手腕為平衡支撐點(diǎn)，進(jìn)入備焊狀態(tài)。將烙鐵頭（斜口或平口）以45°～60°角靠在被焊件的連接處進(jìn)行側(cè)焊，將兩根引線焊接端分別與電極塞腳線兩側(cè)垂直緊貼，烙鐵頭將焊錫絲熔化置于焊接處。加熱2 s～3 s 后觀察到焊液已完全流散焊點(diǎn)部位時(shí)，此時(shí)迅速向右上45°～60°移開(kāi)烙鐵移開(kāi)烙鐵頭，結(jié)束焊接。同時(shí)左手保持手中的引線此時(shí)保持不動(dòng)，待焊點(diǎn)處的錫冷卻凝固后，才可松手。

3.3.4 纏繞焊

首先將引線一端（剝掉絕緣層）纏繞焊，是將一端剝掉絕緣層，將引線芯線根據(jù)工藝要求均勻牢固的纏繞在腳線上。烙鐵頭平面朝上固定好，烙頭（平面）吃較多錫后，用左右手平移移動(dòng)腳線纏繞部位浸過(guò)焊液，手速穩(wěn)定干脆，時(shí)間較短，俗稱掛錫。整個(gè)過(guò)程持續(xù)1 s～2 s 后觀察到焊液已完全浸過(guò)焊點(diǎn)部位時(shí)，此時(shí)迅速平穩(wěn)向右或向左平移開(kāi)焊接組件冷卻。1）要求焊點(diǎn)包裹芯線360°無(wú)死角，柱面平整光滑無(wú)刺，保證能正常裝配絕緣套或環(huán)。2）烙鐵平頭吃錫的量要多，吃錫較少時(shí)纏繞焊接部位無(wú)法完全浸沒(méi)在焊液中。 3）烙鐵頭必須固定水平，否則很難吃較多的焊錫。4）纏繞接焊時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況左右手動(dòng)作要平穩(wěn)，將焊液盡可能多與纏繞部位接觸，使焊接更加牢固結(jié)實(shí)。5）如果帶藥纏繞焊接引線時(shí)，焊接引線時(shí)加熱焊點(diǎn)的時(shí)間一定不能超過(guò)3 s，加熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致電極塞整體溫度升高超過(guò)藥的臨界溫度引起安全事故。

3.4 焊后清洗

不帶藥手工清洗：準(zhǔn)備250 mL 或500 mL 的玻璃容器，加入一定量的無(wú)水乙醇，把焊點(diǎn)端浸泡在無(wú)水乙醇10 min 左右，握住引線整體在液體中分別順逆旋轉(zhuǎn)和上下移動(dòng)1 min左右即可。適時(shí)更換使用過(guò)的清洗液，保持清洗液的清潔，清洗后晾干放入干燥器待用。

不帶藥超聲波清洗：在超聲波清洗儀儲(chǔ)液槽內(nèi)同樣注入無(wú)水乙醇，將電極塞焊接端朝下懸吊在儲(chǔ)液槽內(nèi)的無(wú)水乙醇，清洗5 min ～6 min。適時(shí)更換使用過(guò)的清洗液，保持清洗液的清潔，清洗后晾干放入干燥器待用。

帶藥（起爆藥、點(diǎn)火藥）或者電極塞組件（防水絕緣）手工清洗：焊完后用浸有微量無(wú)水乙醇的醫(yī)用脫脂棉球擦拭焊接時(shí)產(chǎn)生的助焊劑殘留物等污染物，擦拭干凈后晾干放入干燥器待用。

3.5 質(zhì)量檢測(cè)

焊接后嚴(yán)格進(jìn)行質(zhì)量檢查，符合下列要求的焊點(diǎn)，才能判定為合格焊點(diǎn)。1）焊點(diǎn)幾何形狀通過(guò)目測(cè)檢驗(yàn)或者通過(guò)4 ～10 倍的顯微鏡鏡檢，應(yīng)吃錫飽滿，光滑光亮。2）無(wú)發(fā)白、無(wú)堆積、無(wú)毛刺、無(wú)氣孔和氣泡、無(wú)裂縫、虛焊假焊。3）焊點(diǎn)不能過(guò)大或過(guò)小和毛刺等缺陷，因?yàn)楹更c(diǎn)過(guò)大影響裝配絕緣套或絕緣環(huán)，進(jìn)而影響絕緣，毛刺也會(huì)影響絕緣。焊點(diǎn)過(guò)小不能完全包裹焊接部位，會(huì)導(dǎo)致機(jī)械強(qiáng)度不夠。4）焊接時(shí)，保證每個(gè)焊接部位牢固、測(cè)電阻時(shí)阻值穩(wěn)定，接觸良好，電阻合格。5）焊料應(yīng)充分覆蓋所有連接部位，應(yīng)形成良好的焊錫輪廓線。焊料與母材間的界面和焊料熔化后焊料表面切線之間的夾角稱為潤(rùn)濕角[3]。插接焊潤(rùn)濕角一般在25°～30°為宜，壓接焊潤(rùn)濕角一般在 40°～50°為宜，纏繞焊潤(rùn)濕角一般在15°～20°為宜[3]。6）焊接后相鄰導(dǎo)電體間不應(yīng)發(fā)生橋接。7）檢查焊點(diǎn)機(jī)械強(qiáng)度，保證焊接的引線受到震動(dòng)或沖擊時(shí)不致脫落、松動(dòng)。一般用拉拽、拔、左右輕搖引線等方法檢查強(qiáng)度，拔掉的話重新?lián)Q線焊接或作廢。

3.6 改進(jìn)后效果驗(yàn)證

按改進(jìn)后的焊接引線工藝生產(chǎn)的11 批產(chǎn)品焊接質(zhì)量情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。可以計(jì)算出，焊接引線工藝改進(jìn)后焊線合格率均值為98.6%，質(zhì)量一致性非常好，一次焊接合格率高達(dá)94%，返修率降低到6%。

4 結(jié)論

電火工品手工焊接引線的操作方法、質(zhì)量要求、注意事項(xiàng)、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)等方面的工藝技術(shù)要求不規(guī)范統(tǒng)一，直接影響到產(chǎn)品的焊接引線質(zhì)量。通過(guò)對(duì)電火工品手工焊接引線工藝技術(shù)研究及改進(jìn)，解決了生產(chǎn)中出現(xiàn)的焊接引線問(wèn)題，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，降低了生產(chǎn)成本，保證裝備可靠，贏得了用戶的信賴?？偨Y(jié)歸納的四大類電火工品手工焊接引線工藝方法及技術(shù)要求，覆蓋了大部分電火工品引線焊接類產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了工藝技術(shù)創(chuàng)新，為其他種類的火工品焊接引線提供了參考。