焊接技師培訓教材(釬焊)

1、（釬焊）張明錄張明錄 1.1.釬焊原理釬焊原理2.2.釬劑分類釬劑分類3.3.釬料的分類釬料的分類4.4.釬焊工藝參數(shù)釬焊工藝參數(shù)5.5.釬焊操作技術(shù)釬焊操作技術(shù)6.6.常見的釬焊接頭缺陷常見的釬焊接頭缺陷提綱提綱釬焊原理 利用熔點比母材熔點低的金屬作釬料，將焊件和釬料加熱到高于釬料、但低于焊件熔化溫度，并利用液態(tài)釬料潤濕被焊金屬表面，填充接頭間隙并于液相與固相之間相互擴散而形成釬焊接頭，釬焊是一種固相兼液相的焊接方法。釬焊工藝過程必須具備兩個基本條件 1. 液態(tài)釬料能潤濕釬焊金屬并能致密的填滿全部間隙（液態(tài)釬料對母材金屬浸潤和附著的能力稱為潤濕性） 2. 液態(tài)釬料與釬焊金屬進行必要的物理、化

2、學反應(yīng)達到良好的金屬間結(jié)合 液態(tài)釬料填縫原理 釬焊時，液態(tài)釬料是靠毛細作用在釬縫間流動，（液體在平行板間隙內(nèi)自動上升或下降的作用叫毛細作用） 液態(tài)釬料對釬焊金屬的潤濕性越好，則毛細作用越強，填縫會更充分，釬縫強度越高影響釬料潤濕性的因素 1. 釬料和焊件金屬成分的影響 釬料和釬焊件在液態(tài)和固態(tài)不互熔，也不形成化合物，則它們之間的潤濕性很差；若能互熔或形成化合物，則它們之間的潤濕性就很好。 2. 釬焊溫度的影響 溫度升高，可明顯地改善潤濕性，但溫度過高，潤濕性過大，會造成釬料流失，還會因潤濕性過大而產(chǎn)生熔蝕現(xiàn)象。3. 焊件表面清潔度 焊件表面氧化物及油污等雜質(zhì)會阻礙釬料與焊件的接觸，使液態(tài)釬料聚

3、成球狀而很難鋪展，釬焊時必須保證焊件接頭處表面清潔。 4. 焊件表面粗糙度 釬料在粗糙表面的潤濕性比光滑面要好，這是由于縱橫交錯的紋路對液態(tài)釬料起到特殊的毛細作用。釬料與焊件金屬的相互作用 1. 釬焊金屬向釬料的溶解 從宏觀上看，釬焊過程中釬焊金屬不熔化，但是從微觀上看，釬焊過程中，在液態(tài)釬料和固態(tài)釬焊金屬之間發(fā)生釬焊金屬向釬料中溶解和釬料向釬焊金屬擴散的相互擴散反應(yīng)，釬焊金屬在釬焊過程中向釬料的溶解，實為釬焊金屬表面的微區(qū)熔化 2. 釬料組分向釬焊金屬的擴散 液態(tài)釬料填滿釬焊金屬間隙時，釬焊組分由于與釬焊金屬組分的差別或濃度的差別，必然發(fā)生釬料組分向釬焊金屬擴散的過程。擴散量大小主要與濃度梯

4、度、擴散系數(shù)、溫度和保溫時間等因素有關(guān)。 3. 釬焊接頭成分和組織 由于釬料和釬焊金屬之間的冶金反應(yīng)，使釬焊接頭（釬縫）具有化學成分和組織不均勻的特點。釬焊接頭分擴散區(qū)界面區(qū)纖縫中心區(qū)（1）擴散區(qū)： 主要由釬焊金屬組成，也有從釬料擴散來的元素。（2）界面區(qū)： 由釬焊金屬向釬料溶解而形成的，成分的組織比較復(fù)雜。（3）纖縫中心區(qū)：主要由釬料組成，也有釬焊金屬的溶解 。1.軟釬劑軟釬劑指的是在450以下釬焊用的釬劑。2 .硬釬劑 硬釬劑指的是在450以上釬焊用的釬劑。3.專用釬劑 專用釬劑是為那些氧化膜難于去除的金屬材料進行 釬焊而專門設(shè)計的釬劑。4.氣體釬劑 氣體釬劑是一種特殊類型的釬劑，按釬焊方

5、法可分為爐中釬焊用氣體釬劑和火焰釬焊用氣體釬劑兩類。釬劑分類釬劑分類釬劑的性能釬劑的性能在實際生產(chǎn)中，釬劑應(yīng)滿足哪些性能要求？1.去膜性能 通過物理化學作用，釬劑應(yīng)足以溶解或破壞母材和釬料表面的氧化膜。2.潤濕和保護性能 釬劑在釬焊溫度范圍內(nèi)應(yīng)該具有表面張力小、粘度低和流動性好的特點，以利于釬劑和液態(tài)釬料在母材表面的潤濕和鋪展；同時，釬劑及其作用產(chǎn)物的密度應(yīng)小于液態(tài)釬料的密度，這樣釬劑才能均勻地呈薄層覆蓋在釬料和母材的表面，有效地隔絕空氣，起到保護作用。3. 熔化性能 釬劑的熔點應(yīng)低于釬料的熔點，且二者相差不能過大，這樣才能保證釬劑在釬料熔化之前有效地發(fā)揮作用，去除釬縫間隙和釬料表面的氧化膜，

6、為釬料的潤濕鋪展準備條件。4.熱穩(wěn)定性能 釬劑在加熱過程中應(yīng)保持其成分和作用穩(wěn)定不變，不致于發(fā)生釬劑組分的分解、蒸發(fā)或碳化而喪失其應(yīng)有的作用。一般要求釬劑具有不小于100的熱穩(wěn)定溫度范圍。5. 除渣性能 釬劑及其作用產(chǎn)物的密度應(yīng)小于液態(tài)釬料的密度，以利于液態(tài)釬料在填縫時將它們從間隙中排出，防止它們滯留在釬縫中形成夾渣。此外，釬劑在釬焊后所形成的殘渣應(yīng)當容易清除。6. 腐蝕性和毒性 釬劑及其殘渣不應(yīng)對母材和釬縫有強烈的腐蝕作用，也不應(yīng)具有毒性或在使用中析出有害氣體。事實上，實用的釬劑并不總能全面滿足上述的性能要求，特別是在去膜能力和腐蝕作用兩種性能之間往往存在難以克服的矛盾，通常只能在滿足去膜能

7、力要求的前提下依靠工藝措施來防止其腐蝕作用。釬劑的作用釬劑的作用 不同類型的釬劑，具有不同的基體組分。硬釬劑的基體組分多采用熱穩(wěn)定性較好的金屬鹽或金屬鹽系統(tǒng)，如：QJ101中的氟硼酸鉀(KBF4)，QJ102中的氟化鉀 (KF)。 釬劑中基體組分的作用是：使釬劑具有需要的熔點；起到溶解釬劑中其它組分的作用；鋪展時形成致密的液膜，覆蓋母材和釬料表面，防止空氣的氧化作用。 釬焊時大多數(shù)都采用常溫下是固態(tài)，經(jīng)加熱后會 熔化的粉末狀釬劑。在釬焊生產(chǎn)中，把釬劑施加到接頭上去的主要方法有三種： 用釬料絲隨時蘸取填加到接頭區(qū)； 預(yù)先調(diào)成糊狀， 用釬料絲端部蘸取填加到接頭區(qū)； 焊前調(diào)成糊狀，預(yù)先刷到釬料絲上。

8、合理地使用釬劑合理地使用釬劑 根據(jù)GB/T 62081995釬料型號表示方法的規(guī)定，釬料型號由兩部分組成，中間用隔線“”分開。第一部分用一個大寫英文字母表示釬料的類型。如 “S”表示軟釬料； “B”表示硬釬料。釬料的分類釬料的分類 釬料分類及表示方法釬料分類及表示方法牌牌 號號合合 金金 類類 型型HL1（料（料1）HL2（料（料2）HL3（料（料3）HL4（料（料4）HL5（料（料5）HL6（料（料6）HL7（料（料7）CuZn合金合金CuP合金合金Ag基合金基合金A1基合金基合金Zn基、基、Cd基合金基合金SnPb合金合金Ni基合金基合金 1、 釬焊過程中，液態(tài)釬料在毛細填縫的同時就與母材

9、發(fā)生相互作用，這種相互作用的推動力則來源于釬料與母材間的濃度梯度所造成的擴散。一種作用為母材向液態(tài)釬料中的溶解；二是釬料組分向母材中的擴散。 2、冷卻，形成釬焊接頭。（性能取決于上述作用的結(jié)果） 釬料的作用釬料的作用 如何正確選擇釬料應(yīng)從經(jīng)濟角度、使用要求、釬料和母材的相互匹配、釬焊加熱等方面進行綜合考慮來確定。 從經(jīng)濟角度出發(fā)，在能保證釬焊接頭質(zhì)量的前提下，應(yīng)選用價格便宜的釬料。 從使用要求出發(fā)，對釬焊接頭強度要求不高的，可以用軟釬料釬焊；對釬焊接頭強度要求比較高的，則應(yīng)用硬釬料釬焊。對在低溫下工作的軟釬料釬焊接頭，應(yīng)使用含錫量低，或添加有防止發(fā)生冷脆性元素（如銻）的釬料。釬料的選擇釬料的選

10、擇選擇釬料時必須考慮釬焊溫度對母材性能選擇釬料時必須考慮釬焊溫度對母材性能 的影響。的影響。 對于異種材料的釬焊，應(yīng)考慮不同材料的熱膨脹系數(shù)的差別而引起的釬縫開裂等現(xiàn)象。對于陶瓷或硬質(zhì)合金刀具的釬焊，上述問題尤為突出。應(yīng)選用熔點低的釬料，對于異種母材，應(yīng)選用膨脹系數(shù)介于兩者之間的釬料。 釬焊加熱方法也影響釬料的選用。 總之，釬料的選擇是一個綜合問題，應(yīng)從經(jīng)濟觀點設(shè)計要求母材性能及現(xiàn)有的釬焊設(shè)備等通盤進行考慮。 1. 母材和釬料的考慮 母材及釬料的種類是選擇釬劑首先應(yīng)當考慮的因素。例如，用錫鉛釬料釬焊銅時，可用活性較小的松香釬劑（有機軟釬劑），釬焊鋼時可用活性較強的氯化鋅水溶液（無機軟釬劑）；釬

11、焊不銹鋼時可選用活性很強的氯化鋅鹽酸溶液（無機軟釬劑）。 2. 釬焊方法的考慮 不同的釬焊方法對釬劑提出了不同的要求。如用電阻釬焊時，釬劑應(yīng)具有一定的導(dǎo)電性；用浸粘釬焊時，釬劑應(yīng)去除水分，以免沸騰和爆炸。3. 釬焊溫度的考慮 釬焊溫度是由母材和釬料決定的，釬劑的熔點應(yīng)低于釬料的熔點，以使釬料在熔化前便由熔化的釬劑所覆蓋，并為釬料的潤濕鋪展準備條件；為了防止釬劑的蒸發(fā)，釬劑的沸點應(yīng)比釬焊溫度高；否則氧化膜去除過早，隨后還會重新生成，而釬劑已消耗完，這點對于釬焊時間長、加熱速度緩慢的釬焊過程尤為重要。4. 釬縫形狀的考慮 對于釬縫形狀復(fù)雜的釬焊接頭，由于釬焊后釬劑及其殘渣不容易完全去除，因此應(yīng)選擇

12、腐蝕性小且易去除的釬劑。對接、搭接、T型接、卷邊及套接常用的釬焊接頭的設(shè)計常用的釬焊接頭的設(shè)計 釬焊接頭形式對釬焊接頭質(zhì)量的影響釬焊接頭形式對釬焊接頭質(zhì)量的影響 在實際的銅管套接釬焊生產(chǎn)中，當兩個管子的徑向間隙很小時，一般在0.05mm0.25mm之間時，釬焊時都存在毛細作用。 不同釬料、釬劑對釬焊接頭設(shè)計的要求不同釬料、釬劑對釬焊接頭設(shè)計的要求 間隙的大小與釬料和母材的性質(zhì)、釬焊溫度、釬焊時間、釬料的安置等有直接關(guān)系。一般釬料與母材的相互作用較弱，則要求較小的間隙；母材與釬料的相互作用較弱，就要求較大的間隙。應(yīng)該指出，這里所要求的間隙是指在釬焊溫度下的間隙，與室溫時不一定相同。 用釬劑釬焊時

13、，接頭的間隙應(yīng)選得稍大一些。因為釬焊時熔化的釬劑先流入接頭，熔化的釬料后流進接頭，將熔化的釬劑排出間隙。當接頭間隙太小時，熔化的釬料難以將釬劑完全排出間隙，從而形成夾渣。真空或氣體保護釬焊時，不會發(fā)生上述排渣的過程，接頭間隙可選擇稍小些。不同的母材應(yīng)用不同的釬料時所選取的間隙值不同的母材應(yīng)用不同的釬料時所選取的間隙值母母 材材釬釬 料料間間 隙隙 值（值（mm）碳碳 鋼鋼紫銅釬料紫銅釬料銅鋅釬料銅鋅釬料銀釬料銀釬料錫鉛釬料錫鉛釬料0.010.050.050.200.030.150.500.20不銹鋼不銹鋼紫銅釬料紫銅釬料銀釬料銀釬料錳基釬料錳基釬料鎳基釬料鎳基釬料錫鉛釬料錫鉛釬料0.010.0

14、50.050.200.010.150.020.100.050.20銅和銅合金銅和銅合金銅鋅釬料銅鋅釬料銅磷釬料銅磷釬料銀釬料銀釬料錫鉛釬料錫鉛釬料0.050.200.030.150.050.200.050.20不同釬焊工藝對釬焊接頭設(shè)計的要求不同釬焊工藝對釬焊接頭設(shè)計的要求1 、火焰釬焊：間隙范圍可略寬；、火焰釬焊：間隙范圍可略寬；2 、爐中釬焊：間隙范圍應(yīng)嚴格控制；、爐中釬焊：間隙范圍應(yīng)嚴格控制；3 、感應(yīng)釬焊：間隙范圍應(yīng)適當。、感應(yīng)釬焊：間隙范圍應(yīng)適當。典型釬焊工藝示例典型釬焊工藝示例 釬焊工藝參數(shù)釬焊工藝參數(shù) 1釬焊溫度 釬焊溫度要高于釬料熔點2560，鎳基釬料應(yīng)大于釬料液相線100。

15、2釬焊保溫時間 保溫時間應(yīng)使焊件金屬與釬料發(fā)生足夠的作用，釬料與基本金屬發(fā)生作用強的保溫時間可短一些，間隙大、焊件尺寸大的保溫時間可長一些。 釬焊接頭的裝配固定釬焊接頭的裝配固定 接頭在釬焊過程中，特別是釬料開始流動時，必須保持設(shè)計時的正確位置。裝配時為保證要求的間隙要用各種方法固定工件，如緊配合、點焊、鉚焊及夾具定位等。套接長度 一般套接長度在515mm，（壁厚大于0.6mm直徑大于8mm的管件，其套接長度不應(yīng)小于8mm）。 套管長度過短，接頭強度（主要指疲勞特性和低溫性能）不夠，更重要的是易出現(xiàn)焊堵現(xiàn)象。 用于填縫的釬料，既可以在釬焊過程中送給，也可以在釬焊前預(yù)先放置。對于低生產(chǎn)率的釬焊方

16、法，如烙鐵釬焊和火焰釬焊，一般采用手工送給方式，使用棒狀、條狀和管狀的釬料。對于高生產(chǎn)率的釬焊方法，如爐中釬焊方法等，廣泛采用的是預(yù)先放置方式，使用絲狀、條狀、箔片狀及膏狀等形態(tài)的釬料。釬料的放置方式釬料的放置方式 釬料在焊件上的預(yù)先放置方式有明置方式和暗置方式兩種。一般而言，對于薄件或簡單的釬焊面積不大的接頭，宜采用明置方式；對于釬焊面積大或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的接頭，宜采用暗置方式，并將釬料槽開在較厚的零件上。釬料的預(yù)先放置方式釬料的預(yù)先放置方式 1焊件表面及釬料表面應(yīng)清理干凈，接頭間隙應(yīng)適當，并考慮氣體有效排出，否則容易產(chǎn)生氣孔、未焊透。釬焊操作技術(shù)釬焊操作技術(shù) 2. 釬料流入間隙的方向與釬縫中氣體

17、或釬劑 的排出方向3焊后冷卻太快，凝固過程中有振動，容易產(chǎn)生裂紋或氣孔。4焊接時間過長，溫度過高，會使釬縫金屬晶粒粗大，焊縫表面不光滑。釬焊焊接釬焊焊接 碳化焰或輕微氧化焰，焰心離焊件表面約1520mm，用外焰進行加熱，焊炬沿接頭部分作上下擺動，使整個焊件加熱均勻。當接頭表面呈橘紅色時，用釬料蘸上釬劑，沿釬接處涂抹，釬劑開始熔化流動，并填滿間隙，隨即加入釬料。若加熱溫度不足，釬料流動性差，間隙中的釬劑不能及時排出，形成釬劑夾渣，加熱溫度太高，釬焊中鋅蒸發(fā)劇烈，產(chǎn)生氣孔。 釬料加入后，用外焰前后移動加熱焊接部分（火焰不能直接指向釬縫），使釬料均勻滲入間隙。若釬料不能形成飽滿的圓根時，可再加些釬料

18、，火焰繼續(xù)沿管件周圍均勻加熱，以便釬料均勻鋪開，直到整個釬縫形成飽滿的圓根為止。此后，還要再用火焰沿釬縫加熱片刻，然后慢慢的將火焰移開。滲透良好，填縫良好滲透良好，填縫良好 焊后殘留焊劑及熔渣對接頭有腐蝕性，要在焊后8 h內(nèi)及時清理。 松香釬劑不溶于水，用異丙醇、酒精、汽油、三氯乙烯等熔劑清除。有機酸和鹽類組成的釬劑，因溶于水可將焊件放在熱水中煮洗。凡士林調(diào)制的焊錫膏中有氯化鋅，先用有機溶劑清除然后再用熱水煮洗。 碳鋼釬焊用硼砂、硼酸釬劑，焊后成玻璃狀，很難溶于水，應(yīng)用吹砂機等機械方法清除，或在沸水中加入重鉻酸鉀溶液進行較長時間的煮洗。焊后清理焊后清理釬焊管路時，常見的釬焊接頭缺陷釬焊管路時，

19、常見的釬焊接頭缺陷常見釬焊接頭缺陷常見釬焊接頭缺陷不致密性缺陷不致密性缺陷(釬縫泄漏釬縫泄漏)釬縫外觀缺陷釬縫外觀缺陷氣氣 孔孔釬釬 劑劑 夾夾 渣渣未未 釬釬 透透無無 圓圓 角角溶溶 蝕蝕釬縫成形不好釬縫成形不好溶蝕溶蝕(坑坑)溶穿溶穿(洞洞)咬邊咬邊無無 圓圓 角角釬縫表面不光滑釬縫表面不光滑釬料外流（焊瘤）釬料外流（焊瘤）無底圓角無底圓角無頂圓角無頂圓角釬料流失釬料流失釬料內(nèi)流釬料內(nèi)流未釬透未釬透 夾渣夾渣無圓角無圓角 釬縫氣孔缺陷產(chǎn)生的原因釬縫氣孔缺陷產(chǎn)生的原因缺缺 陷陷產(chǎn)產(chǎn) 生生 原原 因因釬縫中有氣孔釬縫中有氣孔 1）釬焊前工件清洗不當）釬焊前工件清洗不當 2）釬劑選擇不當）釬劑

20、選擇不當 3）母材或釬料析出氣體）母材或釬料析出氣體 此外，釬劑在加熱過程中可能分解出氣體；母材或釬料此外，釬劑在加熱過程中可能分解出氣體；母材或釬料中某些高蒸汽壓元素的蒸發(fā)以及溶解在液態(tài)釬料中的氣體中某些高蒸汽壓元素的蒸發(fā)以及溶解在液態(tài)釬料中的氣體在釬料凝固時的析出。這些氣體在釬料凝固前如來不及全在釬料凝固時的析出。這些氣體在釬料凝固前如來不及全部排出釬縫，也會形成氣孔。部排出釬縫，也會形成氣孔。釬劑夾渣缺陷的產(chǎn)生原因釬劑夾渣缺陷的產(chǎn)生原因缺缺 陷陷產(chǎn)產(chǎn) 生生 原原 因因釬縫中有釬劑夾渣釬縫中有釬劑夾渣1.釬劑使用量過多或過少釬劑使用量過多或過少2.間隙選擇不合適間隙選擇不合適3.釬料從兩面

21、填縫釬料從兩面填縫4.釬劑與釬料熔化溫度不合適釬劑與釬料熔化溫度不合適5.釬劑粘度或密度過大釬劑粘度或密度過大6.加熱不均勻加熱不均勻未釬透缺陷的產(chǎn)生原因未釬透缺陷的產(chǎn)生原因缺缺 陷陷產(chǎn)產(chǎn) 生生 原原 因因未未 釬釬 透透1. 接頭間隙過大或過??；裝配時零件接頭間隙過大或過小；裝配時零件歪斜歪斜2. 釬焊前表面準備不佳釬焊前表面準備不佳3. 釬劑選擇不當釬劑選擇不當(如活性差；熔點不合如活性差；熔點不合適等適等)4. 釬焊溫度不當釬焊溫度不當無圓角缺陷的產(chǎn)生原因無圓角缺陷的產(chǎn)生原因缺缺 陷陷產(chǎn)產(chǎn) 生生 原原 因因無圓角無圓角1. 釬劑的活性或毛細填縫能力差釬劑的活性或毛細填縫能力差2. 釬料的

22、毛細填縫能力差或數(shù)量不足釬料的毛細填縫能力差或數(shù)量不足3. 釬焊工件加熱不均勻釬焊工件加熱不均勻 管路釬焊時，為防止無底圓角缺陷的產(chǎn)生，釬焊工應(yīng)遵循以下幾點要求：1 .注意釬劑的活性，若發(fā)現(xiàn)釬劑活性不好時，應(yīng)查看釬劑是否過期或失效，否則應(yīng)更換合格的釬劑；2 .對工件進行均勻加熱，防止局部溫度不夠或過高；3.添加釬料時，適當?shù)剡x擇釬料的送給量，釬料不能過多，也不能過少。釬料過少時，會發(fā)生無底圓角缺陷，釬料過多時，則會產(chǎn)生焊瘤； 無底圓角是釬縫中很難從外觀直接檢查到的缺陷，這就要求釬焊工應(yīng)嚴格按照工藝要求操作，避免無底圓角的發(fā)生。怎樣防止無底圓角缺陷的產(chǎn)生怎樣防止無底圓角缺陷的產(chǎn)生 在管路釬焊時，為防止未釬透缺陷的產(chǎn)生，要求釬焊工在釬焊套接管路時遵循以下幾點要求：1.釬焊工件的接頭間隙不能過大也不能過小，要采用合適的接頭間隙，同時，套接的管路不能傾斜，傾斜的管路會造成接頭間隙一邊過大，另一邊過小。怎樣防止未釬透缺陷的產(chǎn)生？怎樣防止未釬透缺陷的產(chǎn)生？裝配傾斜 套接長度過短 間隙不均勻 間隙過大 間隙過小2 . 釬焊前，要對釬焊工件進行處理，當釬焊前表面準備不充分時，也會造成未釬