釬焊方法及工藝

1、1、釬焊方法及工藝IWE-3/1.22-23-1.1釬焊釬焊與熔化焊不同，它是采用液相線溫度 比母材固相線溫度低的金屬材料作釬料， 將母材和釬料加熱到釬料熔化，利用液態(tài) 釬料潤濕母材，填充接頭間隙并與母材溶 解和擴(kuò)散而實(shí)現(xiàn)連接每*才的方法。釬焊是一種用于材料連接或材料涂層的熱 連接方法，在連接處是通過釬料的熔化或 接觸而的擴(kuò)散作用實(shí)現(xiàn)焊接，母材沒有達(dá) 到熔化溫度。每種釬料應(yīng)具有與母材相關(guān)的兩個(gè)特性：1）釬料的熔點(diǎn)應(yīng)低于母材的熔點(diǎn)，2）釬料在母材上必須浸潤，也就是說，釬料 和母材之問的分界面間隙通過擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)合 金化。工作溫度是指在釬焊位置釬料浸潤時(shí)的條 件下最低的表面溫度。450 C900 C軟

2、釬焊硬釬焊高溫釬焊焊接與硬釬焊溫度分布的比較:ATAT;*】 12釬焊基本原理釬焊的生產(chǎn)過程:如釬焊前準(zhǔn)備、零件裝配和 固定、釬焊、釬焊后清理及質(zhì)量檢驗(yàn)等。罷齬畐黠薦熔態(tài)釬料的填充過程及釬(1)熔態(tài)釬料的填充過程:能實(shí)現(xiàn)這一過程的必要條件:釬料的潤濕和毛細(xì)作用。影響釬料潤濕作用的主要因素:釬料和母材組成；釬焊濕度：母材表面氧化物；母材表面粗糙度；釬劑。(2)釬料與母材的相互作用。這種作用可歸為兩種：一種是固態(tài)母材向液態(tài)釬料的溶解； 另一種是液態(tài)釬料向母材的擴(kuò)散。 這些相互作用對釬焊接頭性能影響很大。 13釬焊方法分類根據(jù)所使用的熱源來命名及分類， 見表1。釬焊方法主要特點(diǎn)川途烙鐵釬焊設(shè)備簡單、

3、靈活性好，適用于微細(xì)釬焊需使腑劑只能用于軟釬伸，釬悍小件火焰務(wù)故繃單，靈活性好控制皺困難，酬技槪求較高務(wù)小件金屬浴時(shí)加熱快，能糯確控制溫度針料消耗大,晰處理復(fù)雜肝 刪及其批匙產(chǎn)鹽浴耕加熱快，能精確控制溫度設(shè)備費(fèi)用高，燼后需砌清洗用于批量生產(chǎn)，不能般閉工件氣相釬焊能刪控制皺,加熱溝勻,昭質(zhì)量高成本高只用于軟釬焊及其批量生產(chǎn)波觀焊生產(chǎn)率高釬料損耗較大電阻釬焊加熱快,生產(chǎn)率高,成本較低控制溫度困瓶工件形狀、尺寸受限軒悍小件感應(yīng)釬焊加熱快，釬焊質(zhì)量好溫度不能翩控制,工件形狀受限批量釬焊小件保護(hù)氣體爐m確控制脫 加熱均勻,變形 小，-般不用釬劑,釬焊質(zhì)最好設(shè)緞川較高，加熱漫軒料利工件 不宜含大量易揮發(fā)元

4、素大、小件的批量生產(chǎn),多聯(lián)工 件獅焊其空爐中針能馴控制蹴加熱騎，變形 小準(zhǔn)辦耕的髙溫合金,不用設(shè)備烈高制聊工件不宜含較多的 易揮發(fā)元索重要工件T件表面準(zhǔn)備-r釬焊后淸洗以確保零件之間的相互位置的固定。 14典型釬焊方法介紹1）清除油污：可用有機(jī)熔劑去除如酒精，汽油，四氯化碳，二氯化烷 等大批生產(chǎn)可在有機(jī)熔劑中脫脂也可 在堿溶液中清洗.2）清除氧化物：可用機(jī)械方法，化學(xué) 浸蝕法和電化浸蝕法3）母材表而預(yù)鍍覆金屬：以改善釬灼 性如銅表面預(yù)鍍覆銀錫等大多數(shù)的釬焊方法（除火焰釬焊和烙鐵釬焊外）都足將釬料預(yù)先安賈在接 頭上，女置原則是盡可能利用釬料的重力和毛細(xì)作用來促進(jìn)釬料填滿問隙。山氧化鋁、氧化鈦或氧

5、化鎂等穩(wěn)定的氧化物加粘結(jié)劑組成。主要參數(shù)是釬焊溫度和保溫時(shí)間，T釬通常為高于釬料液相線溫度 25-60*Co也有例外，結(jié)晶溫度間隔寬的釬料，可等丁或低丁釬料的相線， 像基釬料應(yīng)等于釬料液相線1009以上。保溫時(shí)根據(jù)工件大小和釬料與母材 的相互作用劇烈程度而定。水（用丁右機(jī)酸及鹽釬劑釬劑） 16釬焊接頭設(shè)計(jì)-(1)設(shè)計(jì)原則：首先考慮接頭強(qiáng)度其次還要考慮組合件的尺寸精度 零件的裝配定位； 釬料的安置； 接頭問隙等。 (2)接頭設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的幾點(diǎn)搭接長度，它是保證接頭與母材具有相等承載能力的關(guān)鍵。搭接長度 L=式中：5b母材的拉接強(qiáng)度(MPa)5釬焊接頭的拉剪強(qiáng)度(M Pa) 5母材厚度a安全參數(shù)在

6、生產(chǎn)實(shí)踐中,銀基、銅基、鐮基等強(qiáng)度較高的釬焊的接 頭，搭接長度通常取為薄件厚度的2 3倍；錫鉛等軟釬料釬焊的接頭，可取為薄件厚 度的45倍，但不希望搭接長度大于是 15mm。因?yàn)榇藭r(shí)釬料很難填滿問隙，往往 形成大量缺陷。由于工件的形狀不同，搭接接頭的具體形 式各不相同。圖3平板釬焊接頭形式 XXMNNKX amhJ圖3平板釬焊接頭形式圖4管件釬焊接頭形式圖4管件釬焊接頭形式e)wWVWIX圖5 T型和斜角釬焊接頭J)圖6端面密封接頭管或棒與板的接頭形式a) 一些典型接頭b)a)c)a) 一些典型接頭b)接頭與載荷關(guān)系問題接頭設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)避免再載荷作用下接頭處發(fā) 生應(yīng)力集中，另外在受撕裂、沖擊、振動

7、 等載荷作用時(shí)也應(yīng)特別注意接頭設(shè)計(jì)的合 理性。圖9列舉了一些實(shí)例。a) 一些典型接頭b)不合廈.，吟勺臺希0 :不令合J1迪 A 孝 x9 不含於 b/ _lZJi tjS vj不舍理9sC)圖9受動載或重載荷接頭的合理設(shè)計(jì)或不合理設(shè)計(jì)（15開設(shè)工藝孔工藝孔是指為滿足工藝上的要求而在接頭上 開的孔。釬焊時(shí)空氣受熱膨脹空氣有可能阻 礙釬料的填隙，也可能使已填滿問隙的釬料 重新排列，見圖10。向隙寬度接頭間隙間隙的大小在很大程度上影響釬焊接頭強(qiáng) 度和釬縫的致密性。由于釬焊是靠毛細(xì)力作用使釬料填滿間隙 的。間隙過小，釬料流入困難，在釬縫內(nèi)形成 夾渣或未釬透，導(dǎo)致接頭強(qiáng)度下降：間隙過大，毛細(xì)作用減弱，

8、釬料能填滿間 隙，也會使接頭的致密性變壞，強(qiáng)度下降。 (3)釬焊接頭質(zhì)量檢驗(yàn)釬焊接頭缺陷a、填隙不良、部分間隙未被填滿；b、釬縫氣孔；C、釬縫夾渣；d、釬縫開裂；e、母材開裂；f、釬料流失；g、母材被溶蝕。接頭檢驗(yàn)方法a、外觀檢查；b、表面缺陷檢查；c、內(nèi)部缺陷檢查：包括X射線和，丫射 線、超聲波和致密性檢驗(yàn)。2、釬焊材料 2.1對釬焊材料的基本要求a）合適的熔化溫度范圍，一般比母材的熔化 溫度低；b）在釬焊溫度下具有良好的潤濕作用，能充 填充接頭間隙；c）與母材的物理、化學(xué)作用應(yīng)保證它們之問 形成牢固的結(jié)合；d）成份穩(wěn)定盡可能減少釬焊溫度下元素的損 耗：少含或不含稀有金屬和貴重金屬；e）能滿

9、足釬焊接頭物理、化學(xué)及力學(xué)性能等 要求。 2.2釬料的分類（重點(diǎn)）兩大類：軟釬料（易熔釬料，熔點(diǎn)低于450C）； 硬釬料（難熔釬料，熔點(diǎn)高于450C） o軟釬料主要包括：鈕基、錮基、錫基、鎘基、鋅基和鉛 基等釬料。硬釬料主要包括：鋁基、銀基、銅基、猛基、鎳基、金基、 耙基、鎂基、鈕基和鈦基等釬料。 2.3釬料型號(牌號)表示方法 (1)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)定 (P8/12)2.4典型釬料簡介軟釬料（熔點(diǎn)低于450*（2的釬料） 錫鉛釬料軟釬料中應(yīng)用最廣的一種。髓鉛合金含Sn6 1.9%時(shí)，即形成熔點(diǎn)為他C的蠶豔鉛嚳蠶醜翳鍛勰賈強(qiáng)度和錫鉛合金中有時(shí)加入銖，用以減輕釬料在液態(tài)時(shí)的 氧化程度，并提高接頭的熱

10、穩(wěn)定性。含銖一般控制 在3%以下，以免釬料發(fā)脆。若加入銀可使晶粒細(xì) 化并提高而3腐蝕社。GB3131-88)O錫鉛釬料工作溫度不能太高，當(dāng)溫度高于100%時(shí)； 翳關(guān)加黠的錫鉛料在低溫下有冷脆性。 (2)硬釬料硬釬料由于強(qiáng)度高，可用于釬焊受力構(gòu)件, 應(yīng)用愈來愈廣，釬焊鋼和銅用的銀基釬料和銅基釬料，釬焊鋁用的鋁基釬料等高溫場合鎳基釬料愈來愈受到人們的重視。銅基釬料銅基釬料由于其經(jīng)濟(jì)性好，在鋼、合金鋼、 銅和銅合金的釬焊方面獲得了廣泛的應(yīng)用。 標(biāo)準(zhǔn)GB64I8-93中將銅基釬粉分為銅，銅鋅 和銅磷釬料。銀基釬料銀基釬料是應(yīng)用最廣泛的一類硬釬料，由于 熔化溫度不很高，能潤濕很多金屬，并且有 良好的強(qiáng)度

11、、延性、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性和抗腐 蝕性。廣泛應(yīng)用于釬焊低碳鋼、結(jié)構(gòu)鋼、不 銹*岡、銅及銅合金、址筏合金、難熔金扁警。釬劑釬劑的主要用途：去除母材和液態(tài)釬料表 而上的氧化物，保護(hù)母材和釬料在加熱過 程中不致進(jìn)一步氧化以及改善釬料對母材 表高的潤濕能方。釬劑應(yīng)具備以下條件：具有足夠的去除母材及釬料表面氧化物 的能另;熔化溫度及最低活性溫度略低于釬料的 熔化溫度；在釬焊溫度下具備足夠的潤濕能力。有關(guān)釬劑方面已納入國家標(biāo)準(zhǔn)的有:GB/T15829.1-1995軟釬焊用釬劑分類;標(biāo)記與包裝GB/T15829.2-1995軟釬焊用釬劑樹脂類釬劑GB/T15829.3-1995軟釬焊用釬劑有機(jī)物類釬劑無機(jī)物類釬

12、劑GB/T15829.4-1995軟釬焊川釬齊！JJB/T6045 -1992硬釬焊用釬劑3、各種材料的釬焊 (1)材料的釬焊性是指材料對釬焊加工的適應(yīng)性，即材料在一定 的釬焊條件下獲得優(yōu)質(zhì)接頭的難易程度。 1)釬焊性的好壞首先與材料表面形成的氧化 物成分及其去除的難易程度有關(guān)。例如銅和鐵表面氧化物的穩(wěn)定性低容易去除， 故釬焊性好；銘的氧化物穩(wěn)定性高，不易去除, 含縮的金屬必須采用活性大的釬劑或純度高的 還原性氣體才能將其除去。鋁的氧化物更難去 除，相對來說，鋁的釬焊性就差。 2）釬焊性的好壞還表現(xiàn)在釬焊加熱溫度對工 件扌才*斗軸織文性能的影響上。例如，硬鋁LYI2的固相線溫度相當(dāng)?shù)?，?前還

13、沒有合適的釬料使其在硬釬焊時(shí)不發(fā)生過 燒，故釬焊性差。 3）釬焊性的又一重要標(biāo)志是釬料對它的潤濕 作用。多數(shù)釬料對銅、鋼的潤濕作用都比較好，對鈕、 鉤的差。前者釬焊性好，后者釬焊性差。 4）釬焊性好壞又與工件材料同釬料作用后的 產(chǎn)物性能有關(guān)。鈦和鈦合金同大多數(shù)釬料作用會在界面區(qū)形成 脆性化合物相，故鈦的釬焊性差。又如，低碳鋼在爐中釬焊時(shí)對保護(hù)氣氛的 純度要求較低，而含鋁、鈦等元素的高溫 合金只有在真空釬焊時(shí)才能獲得良好的釬 焊接頭?？傊F焊性不但取決于材料本身，而且 與釬料、釬劑和釬焊方法有關(guān)，故必須根 據(jù)具體情況進(jìn)行評定。 (2)釬料的選擇原則使用要求；釬料與母材的互匹配；經(jīng)濟(jì)角度等方面進(jìn)

14、行全面考慮。表4給岀了各種材料組合適用的釬料。釬料的選擇具體從以下幾個(gè)方面考慮：從使用要求出發(fā)，對釬焊接頭強(qiáng)度要求不 高和工作溫度不高的可用軟釬焊，對要求導(dǎo)電性好的電氣零件，應(yīng)選用含錫量 高的錫鉛釬料或含銀量高的銀基釬料：選擇釬料時(shí)，應(yīng)考慮釬料與母材的相互作 用。選擇釬料時(shí)還應(yīng)考慮釬焊加熱溫度的影響。 釬焊加熱方法對釬料選擇也有一定的影響。從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)出發(fā)，Enl3133(2000)ENI3134(2000)ENI2797(2000)ENI2799(2000)prENI 8279(2003) 4、釬焊的質(zhì)量控制與熔化焊的質(zhì)量控制一樣，釬焊的質(zhì)量控制越來越 被各個(gè)國家所重視，在歐洲已經(jīng)頒布了許多相

15、關(guān)的 標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程，包括釬焊接頭的檢驗(yàn)，釬焊的工藝評 定，釬焊操作人員的培訓(xùn)及考試認(rèn)證等方面，本節(jié) 僅將相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)程列舉如下。硬釬焊硬釬焊工的考試硬釬焊硬釬焊工藝評定 硬釬焊焊釬焊接頭的破壞性檢驗(yàn) 硬釬焊硬釬焊接頭的非破壞性檢驗(yàn) 硬釬焊接頭中的不規(guī)則性(缺陷)評定DVS Richtlinie-1183(2002)金屬材料釬焊培訓(xùn)課程1、塑料的類型塑料是一種以高分子量合成樹脂為主要成份的人工 合成材料（合成樹脂是高分子化合物，也稱聚合 物。）生產(chǎn)塑料的原料含有碳，如石油、天然氣、木材、 煤、乙烷等，則它屬有機(jī)化學(xué)范疇。在這些物質(zhì)中 存在不飽合鍵，如單個(gè)分子、單體的乙烯、氯乙烯 等。這些單分子、單

16、體的物質(zhì)可以通過化學(xué)反應(yīng)形 成多分子（也稱大分子）多體物質(zhì)，如聚乙烯（PE）、 聚氯乙烯（PVC）o由單分子結(jié)構(gòu)的物質(zhì)（大多為氣態(tài) 或液態(tài)）轉(zhuǎn)變成多分子結(jié)構(gòu)的物質(zhì)這一過程稱為聚 合作用。塑料的結(jié)構(gòu)是由鏈狀分子構(gòu)成，或稱纖維 狀分子。與棉花的網(wǎng)狀纖維相類似，是無 序卷繞狀。根據(jù)分子鏈的構(gòu)造，塑料可分 熱塑性塑料、彈性塑料（合成橡膠）和熱固性 塑料（圖1）。非交聯(lián)鏈狀分子 類型：熱塑性塑料粗網(wǎng)目的交聯(lián)鏈狀分子 類型：彈性塑料（合成橡膠）細(xì)網(wǎng)目的交聯(lián)鏈狀分子 次型：熱固性塑料在室溫下.通常處于軟到硬、韌狀態(tài)不能熔化，可膨脹及不溶解. 在室溫下，通常處于彈性、軟 狀態(tài)。不能熔化.不能膨脹及不溶解。 在

17、室溫下.通滋處于皎狀態(tài).在實(shí)際中，人們使用的塑料不是純塑料，而是添加 了些輔助材料，如穩(wěn)定劑、強(qiáng)化劑和著色劑等。由 此獲得特殊性能和降低成本。（1）熱塑性塑料通過鏈分子的“卷繞作用，即分子運(yùn)動的阻礙 作用，塑料在受熱時(shí)，不象水那樣只處于一種固定 的液態(tài)形式，而是處于不同狀態(tài)的變化之中，即： 硬一彈塑料一熱塑性，達(dá)到熱塑性狀態(tài)，就可焊接。在一定溫度下，熱塑性塑料可以達(dá)到熱塑性狀態(tài)乃 至熔融流動，冷卻后，又變成一定的形狀。熱塑性 塑料加工成型方便，在固體狀態(tài)也有一定的可塑性, 能象金屬一樣進(jìn)行冷加工。由于熱塑性塑料具有這 些性能，故適宜于進(jìn)行二次或多次加工，也可以進(jìn) 行焊接由于分子結(jié)構(gòu)不同，其材料

18、的強(qiáng)度性能也 不同。非規(guī)則的卷繞：非結(jié)晶型如玻璃透明非結(jié)晶區(qū)結(jié)晶型：乳狀（不透明）圖2熱塑性塑料的構(gòu)造熱塑性塑料溫度升高時(shí)開始變軟，溫度降低 時(shí)恢復(fù)原有狀態(tài)，等溫度達(dá)到熱塑性溫度后, 則可以進(jìn)行焊接。這就是說，纖維狀分子在 力的作用下產(chǎn)生運(yùn)動，使材料發(fā)生形變成為 可能。冷卻后，熱塑性塑料就凝固成新的形 狀。然而，如果對他重新進(jìn)行加熱，則具有 重新恢復(fù)原來形狀的趨勢（恢復(fù)能力）。溶解物質(zhì)的作用也可以使接頭表而達(dá)到熱塑 性狀態(tài)，從而使焊接成為可能。 （2）彈性塑料該類塑料由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)的原因（粗網(wǎng)目交聯(lián)鏈 狀分子結(jié)構(gòu)），而不能熔化，不能達(dá)到熱塑性 狀態(tài)，故不具備可焊性。（3）熱固性塑料 這類塑料由于

19、內(nèi)部結(jié)構(gòu)的原因（細(xì)網(wǎng)目交 聯(lián)鏈狀分子結(jié)構(gòu)）在受熱時(shí)不會變軟，一直 處于硬狀態(tài)，直到破壞，因此不具備可焊 性。從另一角度看，能夠進(jìn)行焊接的塑料, 其材料熔化指數(shù)MFI應(yīng)在某一范圍。德國標(biāo)準(zhǔn)DIN53735對此做了規(guī)定。在DIN 16776中給岀了 MFI的分類組別。德國焊接 學(xué)會規(guī)程2201TI給出了 HDPE熔化指數(shù)在 005010時(shí)可以焊接，每一種塑料都相對 應(yīng)一熔化指數(shù)（表1）。2、熱塑性塑料的焊接原理熱塑性塑料在熱塑性狀態(tài)和壓力的作用下就 可實(shí)現(xiàn)焊接。是機(jī)械連接（二個(gè)焊件纖維狀分子互相非規(guī)則 的謠繞）。通常僅相同類型的塑料可以焊接。熱塑性塑料的焊接原理是： （1）焊接面處于熱塑性狀態(tài)（加

20、熱）； （2）在一固定外壓力的作用下實(shí)現(xiàn)焊接（焊接壓 力）； （3）保持，冷卻直至接頭凝固結(jié)束焊接（冷卻）。 3、熱塑性塑料焊接方法的分類（表2）德國標(biāo)準(zhǔn)DIN 191第3部分塑料焊接方法表2塑料焊接方法分類脫方法主娥頭孤JWifi （鎖自動）S、T、01接在禪件z砌勖朋暢曲S、U元件OS在轉(zhuǎn)的內(nèi)、tlUim11am肋1航腔呵二憂緬ifi0 ()3、熱塑性塑料焊接方法的分類（表2）德國標(biāo)準(zhǔn)DIN 191第3部分塑料焊接方法r焊接方法獲得塑秋態(tài)齡主要接頭形式熱風(fēng)加熱（手動、自動）S、T、U加熱1接加熱板刪接在解Z間放置加熱板加熱S、U元件在外件虢、儷放賈加熱元件加熱0熱純簡式脫電熱繃熱UL熱合麟

21、朋曲元件在-或二個(gè)様而加熱（1 （勰）超聲刪接逍過（內(nèi)、外）摩擦加熱S、T通過電介質(zhì)逆散加熱U （飆）1硼接通曲轉(zhuǎn)酬S I溶刪接迪過郵溶劑麒在冷卻狀 敬成塑也然后施加壓力S、T、1）板、m I激耕接通過妣加熱S、T、1114、塑料焊接設(shè)備見德國焊接學(xué)會規(guī)程DVS2207T3熱塑性 塑料板、管的熱風(fēng)焊。 41熱風(fēng)焊設(shè)備 1）手工熱風(fēng)焊接設(shè)備所謂熱風(fēng)焊就是將熱風(fēng)作為熱源（見圖3）。 2）機(jī)械熱風(fēng)焊接設(shè)備機(jī)械熱風(fēng)焊接設(shè)備用熱風(fēng)作為熱源，也稱 擠壓式焊接設(shè)備。（圖4）42加熱元件焊接設(shè)備1）加熱板式焊接設(shè)備德國焊接學(xué)會規(guī)程DVS2207T1m管、板加熱元 件焊接規(guī)定了加熱板式焊接方法。加熱板為焊接熱源

22、。加熱板焊機(jī)主要由恒溫電加 熱板備度最咼可達(dá)270C）、雙面電動平整切削刀、 對中曲定支架、壓力裝置等部分組成。、2）承插式焊接設(shè)備承插式焊接設(shè)量以加熱凸凹套模為加熱元件提供 焊棲熱源用于譽(yù)道焊接（圖5）。3）熱絲套筒式焊接設(shè)備熱絲套筒式焊接設(shè)備的銅線圈通電后產(chǎn)生焦耳效 應(yīng)，使電熱絲發(fā)熱為熱源。該設(shè)備主要由電源控 制箱、熱絲套筒和固定支架等組成，用于管道焊 接（圖6）。4.3超聲波焊接設(shè)備超聲波焊接設(shè)備的主要組成部分：超聲波發(fā)生器；聲波傳遞壓頭；振動聲波極和轉(zhuǎn)換器底座；壓力機(jī)；控制裝置德國標(biāo)準(zhǔn)DINI 320/4規(guī)定了聽覺可辨認(rèn)的噪音為 16HZ-16KH乙 工業(yè)中應(yīng)用的超聲波焊接設(shè)備的 頻率通常是在2040KHZ之間，超出聽覺范圍， 可以不采取防護(hù)措施。 4.4高頻焊接設(shè)備高頻塑料焊機(jī)由高頻發(fā)生器，帶有濾波器 的高頻電路、匹配器、工作裝置、控制裝 置和電極組成（圖8）。作用：將網(wǎng)路低頻電能轉(zhuǎn)變成高