[發(fā)明專利]一種熱風(fēng)再流焊工藝的穩(wěn)健性與可靠性綜合優(yōu)化設(shè)計方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110964075.1
• 申請日: 2021-08-21
• 公開（公告）號: CN113642219A
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 龔雨兵;覃楊;陳蔡;潘開林;黃偉;王雪瑩
• 申請（專利權(quán)）人: 桂林電子科技大學(xué)
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F111/04;G06F111/10;G06F119/02;G06F119/08
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標(biāo)事務(wù)所有限責(zé)任公司 45112
• 代理人: 覃永峰

1.一種熱風(fēng)再流焊工藝的穩(wěn)健性與可靠性綜合優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：通過數(shù)值仿真方法，建立熱風(fēng)再流焊工藝仿真模型，得到工藝參數(shù)與焊點溫度曲線之間的對應(yīng)關(guān)系，并將工藝參數(shù)和焊點溫度曲線進行參數(shù)化；

步驟二：以焊點的熱疲勞壽命作為可靠性評價指標(biāo)，優(yōu)化熱疲勞壽命至最大的同時進行穩(wěn)健性優(yōu)化設(shè)計，以焊點的峰值溫度、超液相線時間、冷卻速率、加熱因子、升溫速率和保溫時間工藝性能參數(shù)作為穩(wěn)健性評價指標(biāo)，將其作為綜合優(yōu)化設(shè)計的約束條件，約束規(guī)則設(shè)置為：

峰值溫度+6σ₁≤峰值溫度上限值；

超液相線時間+6σ₂≤超液相線時間上限值；

冷卻速率+6σ₃≤冷卻速率上限值；

加熱因子+6σ₄≤加熱因子上限值；

升溫速率+6σ₅≤升溫速率上限值；

保溫時間+6σ₆≤保溫時間上限值；

峰值溫度-6σ₁≥峰值溫度下限值；

超液相線時間-6σ₂≥超液相線時間下限值；

冷卻速率-6σ₃≥冷卻速率下限值；

加熱因子-6σ₄≥加熱因子下限值；

升溫速率-6σ₅≥升溫速率下限值；

保溫時間-6σ₆≥保溫時間下限值；

其中，σ₁為峰值溫度的標(biāo)準(zhǔn)差，σ₂為超液相線時間的標(biāo)準(zhǔn)差，σ₃為冷卻速率的標(biāo)準(zhǔn)差，σ₄為加熱因子的標(biāo)準(zhǔn)差，σ₅為升溫速率的標(biāo)準(zhǔn)差，σ₆為保溫時間的標(biāo)準(zhǔn)差；

步驟三：基于金屬間化合物(Intermetallic Compound，簡稱IMC)工藝生長實驗，根據(jù)IMC厚度生長實驗結(jié)果，構(gòu)建冷卻時間、超液相線時間和峰值溫度工藝參數(shù)與焊點初始IMC厚度的關(guān)系式；

步驟四：根據(jù)實驗或數(shù)值仿真結(jié)果，得到不同初始IMC厚度與焊點熱疲勞壽命的關(guān)系式；

步驟五：計算焊點的熱疲勞壽命，采用空間填充拉丁超立方抽樣方法，對焊點抽樣后，進行靈敏度分析，建立響應(yīng)面代理模型；

步驟六：對代理模型進行確定性優(yōu)化，并對優(yōu)化后的模型進行精度驗證，各工藝參數(shù)響應(yīng)值誤差若滿足精度要求，則對該工藝設(shè)計方案進行穩(wěn)健性和可靠性評價；若不滿足精度要求則重新構(gòu)建樣本點；

步驟七：對確定性優(yōu)化后的模型和原參數(shù)化模型進行穩(wěn)健性和可靠性綜合評價；

步驟八：采用自適應(yīng)響應(yīng)面優(yōu)化方法，對代理模型進行穩(wěn)健性與可靠性綜合優(yōu)化設(shè)計，以6σ為設(shè)計準(zhǔn)則，迭代計算，最終得到一組最為穩(wěn)健和可靠的工藝參數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱風(fēng)再流焊工藝的穩(wěn)健性與可靠性綜合優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于，步驟一中，采用ANSYS Workbench建立數(shù)值仿真模型，使用的有限元模型的再流焊工藝過程中共包括2個預(yù)熱區(qū)、4個保溫區(qū)、3個再流區(qū)和2個冷卻區(qū)共11個溫區(qū)，溫區(qū)的溫度從室溫到275℃，將11個溫區(qū)溫度作為參數(shù)化模型的關(guān)鍵設(shè)計變量，將仿真模型的輸出：峰值溫度、超液相線時間、冷卻速率、加熱因子、升溫速率和保溫時間作為參數(shù)化模型的響應(yīng)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱風(fēng)再流焊工藝的穩(wěn)健性與可靠性綜合優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于，步驟二中，約束條件包括保溫時間60～90s，超液相線時間60～90s，冷卻速率1.2～4℃/s，升溫速率1.2～2℃/s，峰值溫度210～230℃以及加熱因子在800～1600s·℃。