钎焊工艺及设备

技术交流《工业加热》第35卷2006年第4期钎焊工艺及设备吕静茹(西安电炉研究所,陕西西安71001)摘要:炉中钎焊应用十分广泛,具有其它焊接方式不可比拟的优点。从钎焊的原理、钎剂的选择、钎焊温度、保护气氛的种类及钎焊设备进行了较为详细的阐述。关键词:钎焊设备;保护气氛;钎剂中图分类号:TG439文献标识码:B文章编号:1002-16392006040058-02ng-ru在汽车、空调、电子、航空航天等行业中,连续式不熔化,釆用比母材熔化温度低的钎料,加热温度采取低气体保护钎焊是一种非常重要且应用十分广泛的方法我于母材固相线而高于钎料液相线的一种连接方法。当被连国自20世纪80年代以来,从国外陆续引进了各种类型接的零件和钎料加热到钎料熔化,利用液态钎料在母材表的气体保护钎焊炉,促进了产品质量及生产效率的提高。面润湿,铺展与母材相互熔解和扩散实现零件间的连接自20世纪90年代以来,我国的科研单位也相继开发出钎焊使用气氛的选择了用于钢制及铜制零部件的可控气氛钎焊炉,促进了我母材与钎料不同所选用的控制气氛也不同,详细见国的发展,同时为国家节约了大量外汇。表1钎焊原理及工艺气体的还原能力不但同氢气和一氧化碳的含量有关钎焊属于固相连接,它与熔焊方法不同,钎焊时母材而且取决于气体的含水量。气体的含水量以露点来表示表1美国焊接学会推荐硬钎焊使用的气氛气氛成分近似值(%)类号气源真空度|叫(H2)(N)J(co)p(CO)母材燃气(低氢)室温1-5871-511-12帆黄钾(脱碳)室温141570-7191056Cu,Bag").铜2)、黄铜低碳钢、蒙乃尔合金、RBCuzn. BCuP中碳钢说碳铜2)、黄铜低碳钢、蒙乃尔合金3燃气干燥0c1516|7y-x510n(增碳)RBCuZn. BCuP中碳钢。中和高碳钢,蒙乃尔合金和镍合金分解氨-40℃铜2)、黄铜低碳钢、蒙乃尔合金25RBCuZn2,BCuP中碳钢)、中和高碳钢增碳5气瓶氢气-54℃197-100BAg, BCuPRBCuz、铜)、黄铜低碳钢、蒙乃尔合金BCu. BNi中碳钢》。中和高碳钢,蒙乃尔合金和镍合金,含铬合金4脱氧而千室铜2)、黄铜低碳钢、蒙乃尔合金燥的氢气温100BCu, BagRBCuzn. BCu脱碳中碳钢铜2)、黄铜低碳钢、蒙乃尔合金BAg, BCuPRBCuZn、中碳钢)。中和高碳钢,蒙乃尔合发性材料BCu, BN金和镍合金,含铬合金,钴、铬、钨合金和硬质合金纯惰性专用于气氛类号气体无机蒸汽BAg黄钢7气体共同使用铜2)、黄铜低碳钢、蒙乃尔合金9真空惰性气体(如BAg, BCuPRBCuZn专用工件清洁气体氮氬等)BCu, BNi中碳钢。中和高碳钢,蒙乃尔合金和镍合金,含铬合金,钛锆和铅|提纯10真空真空26eaBCuP,BAg中国煤化工10B真空0133665PaBCu, BAgCNMH真空0.13Pa以下Ni, BAu, BAISi耐热和耐腐蚀钢,铝钛和难熔合金注:美国焊接学会分类号6,7和9包括压力降到260Pa1)当采用含有挥发性元素的合金时,气氛中应加入钎剂;2)铜必须完全脱氧或无氧;3)加热时间要保持最短,以防止有害的脱碳;4)如果铝、钛、硅或铍含量显著,气氛中应加入钎剂58技术交流《工业加热》第35卷2006年第4期含水量越小,露点越低。程度上影响钎缝的致密性和强度。间隙过小,钎料流入钎焊钢和铜等金属时,由于这些金属的氧化物容易困难,在钎缝内形成夹渣或未钎透,导致接头强度下降还原,允许气体的露点高些,钎焊含铬、锰量较多的合间隙过大,毛细作用减弱,钎料不能填满间隙,也会影金,如不锈钢时,由于这些氧化物难以还原,应选露点响接头的致密性使强度下降。常用的接头间隙范围见表3。低的气体们。在高温下,氢气是金属氧化物的一种最好的表3钎焊接头间隙活性还原剂。将液氨在850℃的温度下分解可得到75%母材钎料间隙值mmH2,25%N2,然后再加以干燥便可使露点达到-60℃,这样的气氛很适合焊接不锈钢铜001~0.05005~020(2)钎焊分类碳钢铜锌银基003~0.15根据使用钎料的不同,钎焊一般分为:软钎焊(钎0.50~0.20料液相线低于450℃)和硬钎焊(钎料液相线高于450℃)。001~005钎焊温度高于900℃而又不使用钎剂的焊接方法也银基称作高温钎焊不锈钢锰基(3)与熔焊相比钎焊有如下优点镍基005~加热温度较低,对母材组织和性能影响较少;②焊件变形小,尤其是釆用炉中钎焊,焊件的变形可减小到最005~0.20低程度,容易保证焊件的尺寸精度;③钎焊接头平整光铜和铜合滑,外形美观;④可一次焊成几十条或成百条钎缝,生产银基005~0.20锡铅005~0率高;⑤可实现异种金属或合金、金属与非金属的连接(4)钎焊生产工艺铝和铝合金铝基0.10030钎焊生产工艺包括钎焊前工件焊前表面准备,装配安置钎料、钎焊、焊后处理等工序。钛和钛合金银基钛基005~0.15①工件表面准备:清除油污清除油污可用有机溶剂去除。常用的有机溶剂有酒精、四氯化碳、汽油等。(5)钎焊工艺参数清除氧化物清除钎焊前零件表面的氧化物可用机钎焊过程的主要工艺参数是钎焊温度和保温时间,钎械方法、化学浸蚀法进行。适用于不同金属的化学浸蚀焊温度通常选为高于钎料液相线温度25~60℃。液,成分见表2钎焊保温时间视工件大小,钎料与母材相互作用的表2化学漫蚀液成分剧烈程度而定。大件的保温时间应长些,以保证加热均适用的母材浸蚀液成分(体积分数)处理温度/℃匀。保温时间过长将导致溶蚀等缺陷。10%H2SO4,余量水铜和125%H2SO4+(1%3%)Na2SO4余量水22~772钎焊设备铜合金10%H2SO4+10%FeSO4余量水钎焊的方法很多,在这里着重介绍炉中钎焊。这种(0.5%~10%)HCl,余量水钎焊炉总长一般均在15~20m以上,一般由气体发生碳钢与10%HSO4+缓蚀剂,余量水40~60气、进料端、加热区、干燥区、冷却区、出料端和电气低合金钢10%HCl+缓蚀剂,余量水控制系统组成。10%FeSO4+10%HC,余量水(1)保护气氛:目前保护气氛有4种,即氨分解气铸铁125%H2SO4+12.5%HCL,余量水氛、石油液化气燃烧气氛,高纯氮气及氮基可控气氛。由16%H2SO,15%HC,5%HNO3,64%HO100(30s)于氨分解气氛的应用比较广泛,只对氨分解气氛进行介绍不锈钢25%HCl+30%HF+缓蚀剂,余量水氨分解气氛的制备是以液氨为原料,经裂解炉在催化10%H2SO4+10%HCl,余量水剂的作用下,发生如下反应:2NH3(催化剂)→→3H2↑+N2钛及钛合金(2%~3%)HF+(3%4%)HC,余量裂解后产生的的气氛中含有75%的氢气和25%的氮气。铝及铝合金0%NaOH,余量水5010%H2SO4,余量水室温该气氛由于含有75%的氢气,其还原性较强,可广泛用于钢制零件的铜钎焊、银钎焊及镍基钎料的钎焊,如汽车三②由于工件的装配,固定及钎料的放置与工件的形滤件中国煤化工机油滤清器的焊接,汽状,大小尺寸有关,在这里不作介绍,我们可以根据用车化户所提供的零件图合理设计定位方法,钎料安置方法及CNMHG接均采用该保护气氛。)加热元件的种类:目前应用在钎焊炉中的加热钎焊接头方法元件主要有SiC棒、电阻丝两类③接头间隙:钎焊时是依靠毛细力作用使钎料填满(下转第61页)间隙,因此必须正确选择接头间隙,间隙的大小在很大技术交流《工业加热》第35卷2006年第4期触点的电寿命没有得到明显的提高,接触器的可靠运行时同通断次数下,较其它触点使用方式而言,串联使用的间和使用寿命主要是因触点的数量增加而得以提高。触点的表面灼伤痕迹明显降低。由于没有专用的检测设接触器触点断开时产生的电弧,实际是一种气体放备,没有做多极触点串联的接触器电寿命的测试实验,但电现象,是撞击电离、热电子发射和热游离共同作用而通过理论分析以及上述两个实验的效果可以明确地推断产生的电子流。降低电弧的温度和电场的强度可加速电出:多极串联触点的电寿命将比其它方式更高。弧的熄灭。常用的灭弧装置有磁吹式灭弧装置、灭弧栅灭弧罩以及多断点灭弧等5。4结论交流接触器采用的桥式触点结构,是一种典型的多接触器应用于单相加热器电路中,不论触点的接线断点灭弧装置。相对于单触点而言,桥式触点有两处断方式如何,主触点的容量必须与其负载相匹配,这是保点,若一处断点的电弧重燃电压为150~250V,则两处障接触器可靠运行的前提条件。在此前提条件下,对于断点就需要2×(150~250)V,所以有利于灭弧。依次冗余触点的使用有多种方式,其中多极触点串联可增强类推,在触点有冗余情况下,将接触器的多极触点串联触点的灭弧效果,能有效保护触点、提高接触器的电寿使用,触点的断点就会更多,灭弧效果也会更好。多极命,对提高温控系统的可靠性有积极的作用。触点的串联接线方式如图2所示参考文献[l]陶爱荣,丁轲轲,呆东彦,等.双向拉伸薄膜生产线工艺加热方案的比较[工业加热,2005,34(4):58-59[2]赵立芳.电加热管在低温电阻炉应用中的改进[.工业炉2005,27(5):50-52[3]纪峻松,刘莉,徐延国.单螺杆挤出机的温度控制[]塑料科技,2002,152(6):37-39[4]张奇苗,张培仁,王康正,注塑机温度控制系统设计门J图2三极触点串联方式自动化与仪表,2005,(2):29-31实践证明:相同负载情况下,多极触点串联使用的郑萍现代电气控制技术D.重庆:重庆大学出版社2001接触器,断开时的电弧强度明显减弱,并且很快熄灭;相B因3公3公3公公公公含3因因因B因因因333333334B434B(上接第59页)越长,要不断调整张紧机构,张紧装置调整量不足时,要3)炉加热区结构:炉加热区结构有两种:①由耐剪切链条,最终导致失效。而且,由耐热钢制成的链条热及保温材料砌筑而成的炉膛内置马弗套,马弗套由耐高温加热后,晶粒粗大变脆、易断,剪接困难。②推舟热合金钢经成型焊接而成。这种结构由于密封性好,故机构:这种机构的进料口开在炉的侧面,将摆放工件的节省保护气。但也有一个缺点,在钢制零件的铜钎焊时,舟板从侧口推入炉内,炉体长度方向上有一气缸,将舟其钎焊温度在1120~1130℃左右,马弗套长期在高温板向前推进后,缸杆退回,再续另一个舟板,如此复下工作,产生热蠕变,最终导致烧塌。以汽车三滤件的舟推一舟,工件从进料区进入钎焊区、冷却区直至出炉焊接为例,根据工厂使用的实际情况,一年内要更换两口。它和网带结构均连续传送,只不过网带匀速传送,推个2600mm×240mm×190mm的马弗套。造价26万元。舟为步进式传送。它的优点是传送结构简单,一个气缸年用于马弗套的费用为52万元,运行成本太高。工厂对即可,无网带高温蠕变之虑。舟板一般为石墨制成,价此很头痛。当然,铝制产品的焊接,由于焊接温度低,不格便宜,不足之处是工人装卸工件略显麻烦会有这方面的麻烦。②炉膛完全由耐热及保温材料砌筑3结论而成,无马弗套。这种结构的优点是,由于无马弗套,其炉膛使用寿命长,根据工厂经验,5年或更长时间内,炉随着我国工业的飞速发展,气体保护连续钎焊炉的应用愈来愈广泛,而它的应用对提高产品质量及生产效膛不必大修。国内某研究所研制的一种钎焊炉,即为该率具有极大的促进作用。我国的科研单位应大力开发和类型研制各种类型的钎焊炉,以适应经济发展的需要。同时,(4)传送机构:对于连续式针焊炉,传送方式有两我国的工矿企业应尽量采用我国自行研制的轩焊设备,以种:①网带传送机构:该机构由变频调速器、电机、行降低生产成本·提高效益.同时为国家节省外汇。总星摆线减速器驱动主动轮、导向轮托辊及张紧装置来完连续中国煤化工明,必将促进企业的科成网带的定向运动。传送速度一般在100~500 mm/min技进CNMHG十分广阔之间可调,它具有结构紧凑,传送平衡、可靠等特点2参考文献工人操作简便,自动化程度高。缺点是,在钢制零件的[钱乙余.焊接方法与设备IM!北京:机械工业出版社,2001铜钎焊时,网带在高温下工作,产生热蠕变,网带越拉[2]王秉铨工业炉设计手册M]北京:机械工业出版社,1996