鋁合金的釬焊工藝

學(xué)校代碼：10128學(xué)號：學(xué)校代碼：10128學(xué)號：201020////本科科研訓(xùn)練論文本科科研訓(xùn)練論文（題題目：鋁合金的釬焊工藝學(xué)生姓名：///學(xué)院：材料科學(xué)與工程系別：材料成型及控制工程專業(yè)：材料成型及控制工程班級：材///班指導(dǎo)教師：///二〇一三年十二月內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科科研訓(xùn)練論文摘要焊接是制造業(yè)的重要組成部分，應(yīng)用廣泛，發(fā)展迅速，在制造行業(yè)占有重要的地位。我國是世界產(chǎn)鋼、用鋼大國，也是焊接大國。隨著高新技術(shù)和新工藝的不斷出現(xiàn)，機械制造、安裝、維修業(yè)也逐步向精細(xì)方向發(fā)展，對焊接技術(shù)的要求也越來越高。近幾年來，焊接的使用量迅速增加；焊接機械化自動化技術(shù)改造加快；焊接自動化率快速提高。釬焊是用比母材熔點低的金屬材料作為釬料，用液態(tài)釬料潤濕母材和填充工件接口間隙并使其與母材相互擴散的焊接過程，這篇論文對釬焊焊接前的準(zhǔn)備和焊接方法的做了設(shè)計，介紹了焊接所需的釬料和釬劑，給出了釬接接頭形式以及接頭的質(zhì)量檢測方法，在釬焊操作中應(yīng)該注意的安全問題。關(guān)鍵詞:焊料，焊劑，釬焊接頭，釬焊裝置，釬焊氣體AbstractWeldingisanimportantpartofthemanufacturingindustry,widelyused,rapiddevelopmentinthemanufacturingindustryoccupiesanimportantposition.Chinaistheworldsteelproduction,steelbigcountry,butalsotheweldingpower.Withtheemergenceofhigh-techandnewtechnology,machinerymanufacturing,installationandmaintenanceindustryisalsograduallytothefinedirectionofweldingtechnologyrequirementsarealsoincreasing.Inrecentyears,therapidincreaseintheamountofwelding;weldingmechanizationandautomationtoacceleratetechnologicalinnovation;weldingautomationraterapidlyincreased.Brazingwithalowermeltingpointthanthebasemetalmaterialisusedasbrazingfillermetal,wettedwithaliquidbasematerialandthesolderfillingthegapandtheinterfacetotheworkpieceduringweldingandthebasematerialinterdiffusion,thepaperpriortobrazingweldingpreparationandweldingmethodstodothedesign,introducestherequiredsolderandsolderingflux,solderjointsisgivenintheformofjointdetectionmethodsandthequalityofthebrazingoperationshouldpayattentiontosecurityissues.Keywords:Solder,Flux,Solderjoints,Solderingequipment,Solderinggas內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科科研訓(xùn)練論文內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科科研訓(xùn)練論文目錄TOC\o"1-2"\h\z\u第一章釬焊的基本知識 11.1焊接方法分類及金屬材料的焊接性 11.2釬焊的概念 21.3釬焊的特點及應(yīng)用 21.4釬焊常用的工藝和方法 5第二章焊接材料和焊劑 72.1焊接材料 72.2釬焊焊劑 9第三章焊接接頭及其質(zhì)量檢測 113.1接頭形式 113.2釬焊接頭的缺陷及防治 12第四章焊接的過程 154.1焊接裝置 154.2焊接氣體 154.3焊接前的準(zhǔn)備 154.4焊接方法 164.5釬焊后的清洗 164.6釬焊操作中的安全與防護(hù) 17第五章關(guān)于鋁釬焊工藝及其設(shè)備探討 185.1鋁釬焊工藝 185.2鋁釬焊工藝的優(yōu)缺點 185.3氮氣保護(hù)鋁釬焊設(shè)備的基本要求 19參考文獻(xiàn) 21內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科科研訓(xùn)練論文PAGE22第一章釬焊的基本知識在高速發(fā)達(dá)的現(xiàn)代化工業(yè)中，金屬成為了必不可少的材料，將這些金屬材料做成工業(yè)產(chǎn)品，避免不了要進(jìn)行連接，而焊接就是將這些零部件連接起來的一種主要的加工方法。焊接作為制造業(yè)基礎(chǔ)工藝和技術(shù)，為工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)，在人類引以為自豪的各個領(lǐng)域，如航空航天，核能利用，電子信息等，都利用了焊接技術(shù)的先進(jìn)成果。作為即將成為“世界工廠”的中國，隨著經(jīng)濟發(fā)展的需要，相信焊接技術(shù)必將得到更迅速的發(fā)展，并在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮更重要作用。1.1焊接方法分類及金屬材料的焊接性1焊接方法及分類焊接方法是指特定的焊接方法。目前，焊接方法分類甚多。通常情況下，按其焊接過程特點將其分為熔焊、壓焊、釬焊三大種類。每一種類又按不同方法細(xì)分若干小類，如圖1-1。圖1-1焊接方法2金屬材料的焊接性金屬材料的焊接性是指材料在限定施工條件下焊接成按規(guī)定設(shè)計要求的構(gòu)件，并滿足預(yù)定服役要求的能力。[1]1.2釬焊的概念釬焊是利用比母材熔點低的金屬材料作為釬料，加熱母材到一定溫度（高于釬料，低于母材），熔化的釬料潤濕填充任處于固態(tài)的母材間隙，形成一種牢固接頭的方法。釬焊變形小，接頭光滑美觀，適合于焊接精密、復(fù)雜和由不同材料組成的構(gòu)件，如蜂窩結(jié)構(gòu)板、透平葉片、硬質(zhì)合金刀具和印刷電路板等。釬焊前對工件必須進(jìn)行細(xì)致加工和嚴(yán)格清洗，除去油污和過厚的氧化膜，保證接口裝配間隙，使用釬劑可增加釬料的潤濕性。間隙一般要求在0.01～0.1毫米之間。常見的釬焊如圖1-2圖1-2釬焊過程與熔焊相比，釬焊時母材不熔化，僅釬料熔化；與壓焊相比，釬焊時不對焊件施加壓力。釬焊形成的焊縫稱為釬縫，釬焊所用的填充金屬稱為釬料。釬焊過程：一是液體釬料填滿釬縫的過程，二是釬料與母材相互作用的過程。釬焊的加熱方式有烙鐵加熱、火焰加熱、電阻加熱、感應(yīng)加熱、浸漬加熱和爐中加熱等。烙鐵加熱溫度較低，一般只適于軟釬焊。浸漬加熱類型有鹽浴加熱和金屬浴加熱，本身即提供釬劑或釬料，加熱快，接頭潔凈。爐中加熱：氣氛、爐溫可控，加熱均勻、焊件變形小。浸漬加熱和爐中加熱均可用于同時焊多件或多條釬縫，特適合于焊接形狀復(fù)雜且多釬焊縫的零件。[2]1.3釬焊的特點及應(yīng)用1.3.11、穩(wěn)定性好釬焊時，可采用工件整體加熱，可使接頭光滑平整，組織和機械性能變化小，變形小，焊件變形可降到最低程度，易保證焊件的尺寸精度.2、應(yīng)用范圍廣可焊異種金屬，也可焊異種材料，且對工件厚度差無嚴(yán)格限制，例如金屬與玻璃的釬焊。3、生產(chǎn)效率高釬焊對母材的物理化學(xué)性能影響小，焊接應(yīng)力和變形較小，可焊接性能差別較大的異種金屬，能同時完成多條焊縫，生產(chǎn)效率很高。4、經(jīng)濟性好釬焊設(shè)備較簡單，生產(chǎn)投資費用少，但釬焊接頭的強度較低，耐熱能力較差。[3]1.3.21鋁釬焊技術(shù)在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用鋁釬焊作為鋁合金連接的重要方法具有釬焊件變形小、尺寸精度高等優(yōu)點，近年來在我國得到廣泛的應(yīng)用由于鋁合金密度小、耐腐蝕、導(dǎo)熱和導(dǎo)電性好且具有一定的比強度,鋁合金材料應(yīng)用范圍不斷擴大電子設(shè)備中散熱器、冷板和平板縫隙天線基本上采用鋁合金釬焊結(jié)構(gòu)?？諝鉅t中釬焊散熱器和冷板工件釬焊質(zhì)量良好工藝過程穩(wěn)定設(shè)備投資少綜合成本小采用該工藝已生產(chǎn)散熱器、冷板等工件300多套,氮氣保護(hù)爐釬焊質(zhì)量更好。2釬焊技術(shù)在金剛石工具中的應(yīng)用上世紀(jì)80年代末人們開始探索釬焊技術(shù)用于金剛石工具制作。采用在金剛石表面鍍覆某些過渡族元素（如Ti、Cr、W等），并與其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)在表面形成碳化物。通過這層碳化物的作用金剛石、結(jié)合劑、基體三者就能通過釬焊實現(xiàn)牢固的化學(xué)冶金結(jié)合,從而實現(xiàn)真正的金剛石表面金屬化,這就是金剛石釬焊的原理。[4]從已發(fā)表的專利和文章中可以看出該技術(shù)可使金剛石最大出刃值達(dá)到粒徑的2/3工具壽命提高3倍以上。目前,用釬焊法制作金剛石或立方氮化硼工具已開始成為熱點技術(shù)但僅局限于單層工具對于多層實現(xiàn)“孕鑲”尚未見有成果發(fā)表。釬焊技術(shù)在金剛石工具制造過程中有著很好的發(fā)展前景應(yīng)盡快使這一技術(shù)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。3釬焊技術(shù)在穩(wěn)態(tài)熱交換器上的應(yīng)用據(jù)報道一種曾用于汽車和卡車散熱器制造的叫CuproBraze的銅釬焊工藝現(xiàn)可用于穩(wěn)態(tài)熱交換器的制造。這種技術(shù)能讓熱交換器通過加熱爐一次完成釬焊。黃銅管和紫銅葉片可制成壽命很長、傳熱特性極好的堅固裝置。該工藝可用于比卷邊接縫管更為復(fù)雜的釬焊快速閉合管等新管的制作。該釬焊技術(shù)由抗退火黃銅管和紫銅葉片合金以及填充材料組成。抗退火合金能經(jīng)受600℃的釬焊高溫其強度損失不大。釬焊填充金屬屬于CuSnNiP系列，4釬焊技術(shù)在自行車行業(yè)中的應(yīng)用車架感應(yīng)釬焊技術(shù)歐美國家和日本等國在車架焊接上大多采用機械釬焊，包括感應(yīng)釬焊、鎢極惰性氣體保護(hù)焊以及氬弧焊等焊接技術(shù)。被人們稱之為歐洲自行車王國的荷蘭有些自行車生產(chǎn)廠商則選用了車架感應(yīng)釬焊技術(shù)。荷蘭有名的自行車大廠—GazeIle公司就采用了感應(yīng)釬焊技術(shù)焊接車架。據(jù)介紹，荷蘭Gazelle公司所使用的這種感應(yīng)釬焊技術(shù)不僅能確保感應(yīng)線圈和焊接工件之間的配合尺寸精確，而且在焊接時還能使感應(yīng)線圈精確地圍繞焊接工件進(jìn)行加熱可有效節(jié)省能源、電能，提高工作效率。除此之外，此種感應(yīng)釬焊技術(shù)還具有其它各種優(yōu)點，可有效防止工件表面產(chǎn)生氧化物。同時，它還可取消使用助溶劑以及研磨、拋光、磷化等后道清洗處理工序。5銅硬釬焊技術(shù)在汽車行業(yè)中的應(yīng)用銅硬釬焊技術(shù)是一項由國際銅業(yè)協(xié)會開發(fā)，奧托昆普銅帶公司實施，專門為制造汽車和重工業(yè)熱交換器而開發(fā)出的一種釬焊工藝技術(shù)。目前使用銅硬釬焊技術(shù)可生產(chǎn)用于客車、卡車和工程機械的散熱器、暖風(fēng)機、機油冷卻器、中冷器、冷凝器和蒸發(fā)器等。自1998年起，擁有銅硬釬焊技術(shù)專利的奧托昆普銅帶公司在我國一汽、上汽、東風(fēng)汽車、亞星-奔馳客車公司、上海通用汽車等企業(yè)都已作過銅硬釬焊技術(shù)的介紹和推廣會。[8]據(jù)了解，目前除了揚州水箱廠外，中國一汽等國內(nèi)企業(yè)也都在關(guān)注這一新技術(shù)，有的合作已取得了進(jìn)展。6釬焊技術(shù)在異種材料的先進(jìn)連接中的應(yīng)用釬焊是最適于異種材料連接的方法,幾乎可以連接所有的異種材料組合,包括異種金屬、異種非金屬、金屬與陶瓷、金屬與化合物、金屬與復(fù)合材料等。由于母材在釬焊過程中并不發(fā)生熔化,因此大大降低異種金屬之間形成金屬間化合物的可能性,有效提高了異種金屬連接的綜合性能。隨著異種材料連接結(jié)構(gòu)的應(yīng)用前景不斷擴大,其連接技術(shù)也會越來越受到重視。[12]釬焊技術(shù)是目前異種材料連接的最重要的方法之一。熔釬焊、電子束釬焊、激光釬焊和活性軟釬焊等都是近年發(fā)展起來的新方法,在異種材料的連接方面還處于研究階段。在新技術(shù)不斷發(fā)展的今天,適用于異種材料組合的連接技術(shù)越來越多,新技術(shù)的不斷發(fā)展為異種材料的連接提供著新的技術(shù)保障。7釬焊技術(shù)在制冷行業(yè)中的應(yīng)用隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高,近年來我國制冷行業(yè)得到了迅速發(fā)展.空調(diào)器、冰箱、冷柜以及其他制冷產(chǎn)品的需求量越來越大,產(chǎn)量逐年增加。據(jù)有關(guān)部門提供的資料,主要家用制冷產(chǎn)品,不含壓縮機2001年的實際產(chǎn)量達(dá)2800萬臺,2002年產(chǎn)量達(dá)到3200萬臺。[12]釬焊在制冷行業(yè)的生產(chǎn)中是關(guān)鍵工序之一,同時也是不可替代的加工工藝,而制冷行業(yè)新產(chǎn)品、新材料、新工藝的應(yīng)用又為釬焊工藝、材料的發(fā)展注入了強大的推動力。釬焊在壓縮機生產(chǎn)中主要用于殼體與吸氣管、排氣管、工藝管三管的連接。釬焊在空調(diào)器生產(chǎn)中主要用于熱交換器及總裝過程管路系統(tǒng)各接點的連接。在冰箱、冷柜等產(chǎn)品的生產(chǎn)中釬焊主要用于總裝線上各管口的連接。1.3.3釬焊技術(shù)的發(fā)展越來越趨向于精密控制和數(shù)值分析,各種新型儀器和分析方法的發(fā)展也推動了釬焊技術(shù)的研究。要取得國內(nèi)先進(jìn)釬焊技術(shù)的進(jìn)展,應(yīng)該加大基礎(chǔ)理論的機理性研究,同時提高試驗分析方法的精度。釬焊工藝及設(shè)備的發(fā)展,電弧釬焊、瞬態(tài)液相釬焊、紅外釬焊、真空釬焊、直流電阻釬焊、擴散釬焊、高頻釬焊、微電子釬焊、激光軟釬焊、再流焊和波峰焊、釬焊自動化。1.4釬焊常用的工藝和方法釬焊過程的主要工藝參數(shù)是釬焊溫度和保溫時間。釬焊溫度通常選為高于釬料液相線溫度25-60℃釬焊保溫時間視工件大小及釬料與母材相互作用的劇烈程度而定。大件的保溫時間應(yīng)長些，以保證加熱均勻；釬料與母材作用強烈的，保溫時間要所必需的，但過長的保溫時間將導(dǎo)致熔蝕等缺陷的發(fā)生。由以上可知適當(dāng)?shù)谋貢r間也是必需的。釬焊常用的工藝方法較多，主要是按使用的設(shè)備和工作原理區(qū)分的。如按熱源區(qū)分則有紅外、電子束、激光、等離子、輝光放電釬焊等；按工作過程分有接觸反應(yīng)釬焊和擴散釬焊等。接觸反應(yīng)釬焊是利用釬料與母材反應(yīng)生成液相填充接頭間隙。擴散釬焊是增加保溫擴散時間，使焊縫與母材充分均勻化，從而獲得與母材性能相同的接頭。幾乎所有的加熱熱源都可以用作釬焊熱源，并依此將釬焊分類：烙鐵釬焊：用于細(xì)小簡單或很薄零件的軟釬焊。波峰釬焊：用于大批量印刷電路板和電子元件的組裝焊接。施焊時,250℃火焰釬焊：用可燃?xì)怏w與氧氣或壓縮空氣混合燃燒的火焰作為熱源進(jìn)行焊接?；鹧驸F焊設(shè)備簡單、操作方便，根據(jù)工件形狀可用多火焰同時加熱焊接。這種方法適用于自行車架、鋁水壺嘴等中、小件的焊接。浸沾釬焊：將工件部分或整體浸入覆蓋有釬劑的釬料浴槽或只有熔鹽的鹽浴槽中加熱焊接。這種方法加熱均勻、迅速、溫度控制較為準(zhǔn)確，適合于大批量生產(chǎn)和大型構(gòu)件的焊接。鹽浴槽中的鹽多由釬劑組成。焊后工件上常殘存大量的釬劑，清洗工作量大。感應(yīng)釬焊：利用高頻、中頻或工頻感應(yīng)電流作為熱源的焊接方法。高頻加熱適合于焊接薄壁管件。采用同軸電纜和分合式感應(yīng)圈可在遠(yuǎn)離電源的現(xiàn)場進(jìn)行釬焊，特別適用于某些大型構(gòu)件，如火箭上需要拆卸的管道接頭的焊接。爐中釬焊：將裝配好釬料的工件放在爐中進(jìn)行加熱焊接，常需要加釬劑，也可用還原性氣體或惰性氣體保護(hù)，特點是整體加熱比較均勻，變形小，經(jīng)濟性好。大批量生產(chǎn)時可采用連續(xù)式爐。真空釬焊：工件加熱在真空室內(nèi)進(jìn)行，可有效的排除空氣對焊件的有害影響，主要用于要求質(zhì)量高的產(chǎn)品和易氧化材料的焊接。第二章焊接材料和焊劑2.1焊接材料2.1.1釬料的分類釬料是釬焊時用做填充金屬的材料，形成釬焊接頭的填充金屬，釬焊接頭的質(zhì)量在很大程度上取決釬料。1對釬料的基本要求[15]：（1）低于工件金屬的熔點釬料應(yīng)具有合適的熔化溫度范圍，至少應(yīng)比母材的熔化溫度范圍低幾十度。（2）有足夠的浸潤性（釬料流入間隙的性能）在釬焊溫度下，應(yīng)具有良好的潤濕性，以保證充分填滿釬縫間隙。（3）有與工件金屬適當(dāng)?shù)娜芙夂蛿U散能力釬料與母材應(yīng)有擴散作用，以使其形成牢固的結(jié)合。（4）所獲得的釬焊接頭應(yīng)符合產(chǎn)品的技術(shù)要求，滿足力學(xué)性能、物理化學(xué)性能、使用性能方面的要求。（5）釬料應(yīng)具有穩(wěn)定和均勻的成分，盡量減少釬焊過程中合金元素的損失。（6）釬料的經(jīng)濟性要好,應(yīng)盡量少含或不含稀有金屬和貴重金屬,以降低成本，還應(yīng)保證釬焊的生產(chǎn)率要高。2釬料應(yīng)具有加工變形能力，以便于制成各種形狀。（1）根據(jù)熔點不同，釬料分為軟釬料和硬釬料①軟釬料：即熔點低于450℃的釬料，有錫鉛基、鉛基（T<150℃，一般用于釬焊銅及銅合金，耐熱性好，但耐蝕性較差）、鎘基（是軟釬料中耐熱性最好的一種，T=250軟釬料主要用于焊接受力不大和工作溫度較低的工件，如各種電器導(dǎo)線的連接及儀器、儀表元件的釬焊（主要用于電子線路的焊接）常用的軟釬料有：錫鉛釬料（應(yīng)用最廣泛、具有良好的工藝性和導(dǎo)電性，T<100℃）、鎘銀釬料、鉛銀釬料和鋅銀釬料等。軟釬焊：指使用軟釬料進(jìn)行的釬焊。釬焊接頭強度低（小于70Mpa）。②硬釬料：即熔點高于450℃的釬料，有鋁基、銅基、銀基、鎳基等合金。硬釬料主要用于焊接受力較大、工作溫度較高的工件，如：自行車架、硬質(zhì)合金刀具、鉆探鉆頭等（主要用于機械零、部件的焊接）。常用的硬釬料有：銅基釬料、銀基釬料（應(yīng)用最廣的一類硬釬料，具有良好的力學(xué)性能、導(dǎo)電導(dǎo)熱性、耐蝕性。廣泛用于釬焊低碳鋼、結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼、銅以及銅合金等）、鋁基釬料（主要用于釬焊鋁及鋁合金）和鎳基釬料（主要用于航空航天部門）等。硬釬焊：指使用硬釬料進(jìn)行的釬焊。釬焊接頭強度較高（大于200Mpa）。（2）按照釬料的主要合金元素分釬料按其主要合金元素可分為錫基、鉛基、鋁基等釬料。（3）按照釬料的制成形狀分釬料按其制成形狀可分為絲、棒、片、箔、粉狀或特殊形狀釬料（例如環(huán)形釬料或膏狀釬料等）。2.1.2釬料的潤濕與鋪展釬焊時，只有熔化的液體釬料很好地潤濕母材表面才能填滿釬縫。衡量釬料對母材潤濕能力的大小，可用釬料（液相）與母材（固相）相接觸時的接觸夾角大小來表示。影響釬料潤濕母材的主要因素有[16]：（1）釬料和母材的成份若釬料與母材在固態(tài)和液態(tài)下均不發(fā)生物理化學(xué)作用，則他們之間的潤濕作用就很差，如鉛與鐵。若釬料與母材能相互溶解或形成化合物，則認(rèn)為釬料能較好地潤濕母材，例如銀對銅。（2）釬焊溫度由于釬焊加熱溫度的升高，由于釬料表面張力下降等原因會改善釬料對母材的潤濕性，但釬焊溫度不能過高，否則會造成釬料流失，母材晶粒粗大等缺陷，因此合理選擇釬焊溫度是非常重要的。（3）母材表面氧化物如果母材金屬表面存在氧化物，液態(tài)釬料往往會凝聚成球狀，不與母材發(fā)生潤濕，所以，釬焊前必須充分清除氧化物，才能保證良好的潤濕作用。（4）母材表面粗糙度當(dāng)釬料與母材之間作用較弱時，母材表面粗糙的溝槽起到了特殊的毛細(xì)作用，可以改善釬料在母材上的潤濕與鋪展。（5）釬劑釬焊時使用釬劑可以清除釬料和母材表面的氧化物，同時也可降低液態(tài)釬料的表面張力，改善潤濕作用。2.1.3釬料的毛細(xì)流動釬焊時，液體釬料要沿著間隙去填滿釬縫，由于間隙很小，如同毛細(xì)管，所以稱之為毛細(xì)流動。毛細(xì)流動能力的大小，能決定釬料能否填滿釬縫間隙。影響液體釬料毛細(xì)流動的因素很多，主要有釬料的潤濕能力和接頭間隙大小等，如釬料對母材潤濕性好，接頭有較小的間隙，都可以得到良好的釬料流動與填充性能。足夠的加熱保溫時間也可影響毛細(xì)作用2.1.4釬料與母材的相互作用釬焊時，液態(tài)釬料在毛細(xì)填隙過程中與母材發(fā)生相互物理化學(xué)作用，這種相互作用對釬焊接頭的性能影響很大，它們可以分為兩種：（1）母材向釬料的溶解釬焊時一般都發(fā)生母材向液體釬料的溶解過程，可使釬料成份合金化，有利于提高接頭強度。但母材的過度溶解會使液體釬料的熔點和粘度升高，流動性變差，往往導(dǎo)致不能填滿釬縫間隙，同時可能使母材表面因過分溶解而出現(xiàn)凹陷等缺陷。（2）釬料組份向母材擴散釬焊時，也出現(xiàn)釬料組份向母材的擴散，擴散以兩種方式進(jìn)行：一種是釬料組元向整個母材晶粒內(nèi)部擴散，在母材毗鄰釬縫處的一邊形成固溶體層，對接頭不會產(chǎn)生不良影響。另一種是釬料組元擴散到母材的晶粒邊界，常常使晶界發(fā)脆，尤其是在薄件釬焊時比較明顯。為了使釬接部分連接牢固，增強釬料的附著作用，釬焊時要用釬劑。它的作用是清除釬料和母材表面的氧化物，保護(hù)焊件和液態(tài)釬料在釬焊過程中免于氧化，改善液態(tài)釬料對焊件的潤濕性。2.2釬焊焊劑釬劑就是釬焊時使用的熔劑。釬劑的作用是清除母材和釬料表面的氧化物及其它雜質(zhì)；以液態(tài)薄膜的形式覆蓋在工件金屬和釬料的表面上，隔離空氣起保護(hù)作用──保護(hù)釬料及焊件不被氧化；改善液態(tài)釬料對工件金屬的浸潤性，增大釬料的填充能力。釬劑通常分為軟釬劑、硬釬劑和鋁、鎂、鈦用釬劑三大類。（1）軟釬劑按其成分可分為無機軟釬劑（具有很高的化學(xué)活性，去除氧化物的能力很強。能顯著地促進(jìn)液態(tài)釬料對母材的潤濕。組分為無機酸和無機鹽。一般的黑色金屬和有色金屬，包括不銹鋼、耐熱鋼和鎳鉻合金等都可使用，但它殘渣有腐蝕性，焊后必須清除干凈）和有機軟釬劑兩類。按其殘渣對釬焊接頭的腐蝕作用可分為腐蝕性、弱腐蝕性和無腐蝕性三類，其中無機軟釬劑均系腐蝕性釬劑；有機軟釬劑屬于后兩類。常用的軟釬劑有磷酸水溶液（只限于300℃以下使用，是釬焊含Cr不銹鋼或錳青銅的適宜釬劑）、氯化鋅水溶液和松香（只能用于300（2）硬釬劑：常用的硬釬劑有硼砂、硼酸（活性溫度高，均在800℃以上，只能配合銅基釬料使用，去氧化物能力差，不能去除Cr、Si、Al、Ti等的氧化物）、KBF4（氟硼酸鉀，熔點低，去氧化能力強，是熔點低于750由于鉻會形成穩(wěn)定的氧化物，因此應(yīng)該采用活性很強的釬劑。軟釬焊時，須采用氯化鋅鹽酸溶液、氯化鋅一氯化錢鹽酸溶液或磷酸。硬釬焊時，在用銀銅鋅、銀銅鋅錫釬料時可采用Q7101,QJIV2。用銅基釬料釬焊時，應(yīng)采用含氟化鈣的QJZOO。[20]第三章焊接接頭及其質(zhì)量檢測3.1接頭形式接頭形式的選擇應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)形狀、強度要求、工件厚度、焊縫位置、焊后應(yīng)力與變形大小及焊接材料消耗等因素綜合考慮。（1）接頭設(shè)計釬焊接頭承載能力與接合面大小有關(guān)。因此，釬焊接頭一般采用搭接接頭或套接接頭。如圖3-1所示。圖3-1典型的釬焊接頭形式（2）搭接長度如果太長就消費材料，增加構(gòu)件重量；但太短，則不能滿足強度要求。在實際生產(chǎn)中，搭接長度通常為釬焊金屬厚度的3～4倍，但很少超過15mm。（3）裝配間隙設(shè)計釬焊接頭時，應(yīng)考慮釬焊件的裝配定位和釬料的安置等。裝配時，裝配間隙要均勻、平整和適當(dāng)。間隙太小，會影響釬料的滲入與潤濕，達(dá)不到全部焊合；間隙太大，則破壞釬料的毛細(xì)作用，會降低釬焊接頭強度，且浪費釬料。一般釬焊接頭間隙取為0.05～0.2mm?，F(xiàn)有部分材料間隙表表3-1各種材料釬焊接頭間隙表母材種類釬料種類間隙／mm碳鋼銅釬料0.01～0.05黃銅釬料0.05～0.20銀基釬料0.02～0.15錫釬料0.05～0.20不銹鋼銅釬料0.02～0.07黃銅釬料0.05～0.10銀基釬料0.07～0.25錫釬料0.05～0.20銅及銅合金黃銅釬料0.07～0.25銀基釬料0.05～0.10錫釬料0.07～0.25銅磷釬料0.05～0.20鋁及鋁合金鋁基釬料0.10～0.30錫鋅釬料0.10～0.303.2釬焊接頭的缺陷及防治3.2.1釬焊接頭內(nèi)常見的缺陷及其成因：（1）填隙不良，部分間隙未被填滿產(chǎn)生原因：①接頭設(shè)計不合理，裝配間隙過大或過小，裝配時零件歪季斜。②釬劑不合適，如活性差，釬劑與釬料熔化溫度相差過大，釬劑填隙能力差等；或者是氣體保護(hù)釬焊時氣體純度低，真空釬焊時真空度低，③釬料選用不當(dāng)，如釬料的潤濕作用差，釬料量不足。④釬料安置不當(dāng)。⑤釬焊前準(zhǔn)備工作不佳，如清洗不凈等。⑥釬焊溫度過低或分布不均勻。[24]（2）釬縫氣孔產(chǎn)生原因：①接頭間隙選擇不當(dāng)。②釬焊前零件清理不凈。③釬劑去膜作用或保護(hù)氣體去氧化物作用弱。④釬料在釬焊時析出氣體或釬料過熱。（3）釬縫夾渣產(chǎn)生原因：①釬劑使用量過多或過少。②接頭間隙選擇不當(dāng)。③釬料從接頭兩面填縫。④釬料與釬劑的熔化溫度不匹配。⑤釬劑比重過大。⑥加熱不均勻。（4）釬縫開裂產(chǎn)生原因：①由于異種母材的熱膨脹系數(shù)不同，冷卻過程中形成的內(nèi)應(yīng)力過大。②同種材料釬焊加熱不均勻，造成冷卻過程中收縮不一致。③釬料凝固時，零件相互錯動。④釬料結(jié)晶溫度間隔過大。⑤釬縫脆性過大。（5）釬料流失產(chǎn)生原因：①釬焊溫度過高或保溫時間過長。②釬料安置不當(dāng)以致未起毛細(xì)作用。③局部間隙過大。④母材被溶蝕。⑤母材與釬料之間的作用太劇烈。⑥釬料量過大。3.2.2釬焊接頭缺陷的檢測方法：釬焊接頭缺陷的檢驗方法可分為無損檢驗和破壞性檢驗。（1）外觀檢查外觀檢查是用肉眼或低倍放大鏡檢查釬焊接頭的表面質(zhì)量，如釬料是否填滿間隙，釬縫外露的一端是否形成圓角，圓角是否均勻，表面是否光滑，是否有裂紋、氣孔及其它外部缺陷。（2）表面缺陷檢驗表面缺陷檢驗法包括熒光檢驗、著色檢驗和磁粉檢驗。它們用沫檢查外觀及檢查發(fā)現(xiàn)不了的釬縫表面缺陷，如裂紋、氣孔等。熒睡檢驗一般用于小型工件的檢查，大工件則用著色探傷法，磁粉檢測法只用于磁性金屬。（3）內(nèi)部缺陷檢驗采用一般的X射線和y射線、超聲波和致密性檢驗。X射線和y射線是檢驗重要工件內(nèi)部缺陷的常用方法，它可顯示釬縫中的氣孔、夾渣、未釬透以及釬縫和母材的開裂，超聲波檢驗所能發(fā)現(xiàn)的缺陷范圍與射線檢驗相同。釬焊結(jié)構(gòu)的致密性檢驗常用方法有一般的水壓試驗、氣密試驗、透試驗、煤油滲透試驗和質(zhì)譜試驗等方法。其中水壓試驗用于高壓容器，氣密試驗及氣密滲透實驗用于低壓容器。煤油滲透試驗用于不受壓容器，質(zhì)譜試驗用于真空密封接頭。3.2.3防治釬縫缺陷出現(xiàn)的措施：（1）適當(dāng)增加釬縫間隙可增強液態(tài)釬料填縫能力，有利于釬料均勻填充，減少夾渣夾氣的產(chǎn)生。（2）采用不平行間隙不平行間隙釬焊致密性要比平行焊好。如圖3-2：圖3-2不平行焊接第四章焊接的過程4.1焊接裝置焊接裝置主要組成開關(guān)閥門，節(jié)氣裝置，膠管，助焊劑罐，點火器，焊槍。膠管分為氧氣膠管（黑色）和丙烷氣膠管（紅色）。助焊劑罐是添加焊劑的地方，窗口可以觀察焊劑量的多少。焊槍是釬焊焊接裝置的重要組成部分，它由氧氣接頭，丙烷氣接頭，丙烷氣調(diào)節(jié)手輪，混合氣管，噴嘴，氧氣調(diào)節(jié)手輪，氧噴嘴，射吸管。4.2焊接氣體焊接氣體的分類：(1)可燃性氣體:與氧氣和空氣混合后可以燃燒的氣體，如氫氣、乙炔氣、天然氣、丙烷氣（丙烯氣）等；(2)支燃性氣體:有助于其他氣體和物質(zhì)燃燒的氣體，如氧氣；(3)不燃燒性氣體：與氧氣混合也不可以燃燒的氣體，如氮氣、氦氣、氬氣。表4-1氣體配管及氣體軟管的彩色區(qū)別氣名氣體配管氣體軟管氧氣黑色黑色丙烷氣紅色紅色氮氣灰色灰色氧氣的性質(zhì)：無色,無臭,比重(空氣與氧氣的比例為1:1.1)。氧氣的危險性:（1）加快燃燒速度。（2）降低始火溫度。（3）增加火焰的溫度。（4）容易爆炸。（5）加長火焰的長度。丙烯氣的性質(zhì)：C3H6無色，有臭，比重(空氣與氧氣的比例為1:1.5)丙烯氣的危險性：爆炸范圍廣，在助燃性氣體中容易爆炸。4.3焊接前的準(zhǔn)備焊槍的使用：(1)右手持噴槍，用右手的大母指、食指和中指握丙烷氣的開關(guān)閥。(2)用左手的大母指和食指控制氧氣的開關(guān)閥。焊槍點火：(1)打開丙烷的開關(guān)閥（放氣）再點火。(2)點燃焊槍后、慢慢打開氧氣閥。(3)調(diào)節(jié)成可用于焊接的火焰大小?；鹧娴姆N類：中性火焰，氧化焰，還原火焰。4.4焊接方法加熱母材（立焊）：（1)在下部母材喇叭口頂部高出5mm左右的地方加熱。（2）使用離焰尖3～5mm左右處火焰加熱。焊料的供給方法達(dá)到焊料可以滲透的溫度時（母材變成淡紅色時），從火焰的反方向供給焊料注意：①把焊料貼上被加熱的銅管外壁、焊料仍不融化表示加熱不足。②焊料是向溫度高的方向流動，因此應(yīng)從火焰的相反方供給焊料（把焊料從火焰方供給會造成焊料無法流動）加熱母材（平焊）時，應(yīng)注意平焊很容易造成泄漏的不良現(xiàn)象發(fā)生（特別是上部位置）。火焰的使用方法（避開法）：焊料滲透母材的同時、立即從母材移開火焰、在加熱過度前避開火焰；決定位置后，焊料滲透母材，開始滲透后（即焊料開始流動時）把火焰拿遠(yuǎn)（或拿近）避開火焰。避開火焰的方法對焊條來說很重要。根據(jù)火焰的避開方法，會發(fā)生像泄漏、母材熔化、產(chǎn)生氧化膜、減弱母材的強度等不良現(xiàn)象發(fā)生。如果火焰避開太早會造成加熱不足、在焊料還沒被溶化的情況下可以再用火焰加熱。表4-2焊料開始溶化的時間2分(Φ6.35)3分(Φ9.52)4分(Φ12.7)3～4秒4～5秒5～6秒4.5釬焊后的清洗釬劑殘渣大多數(shù)對釬焊接頭起腐蝕作用，也妨礙對釬縫的檢查，常需清除干凈。含松香的活性釬劑殘渣可用異丙醇、酒精、三氯乙烯等有機溶劑除去。由有機酸及鹽組成的釬劑，一般都溶于水，可采用熱水洗滌。由無機酸組成的軟釬劑溶于水，因此可用熱水洗滌。含堿金屬及堿土金屬氯化物的釬劑（例如氯化鋅），可用2％鹽酸溶液洗滌。硬釬焊用的硼砂和硼酸釬劑殘渣基本上不溶于水，很難去除，一般用噴砂去除。比較好的方法是將已釬焊的工件在熱態(tài)下放入水中，使釬劑殘渣開裂而易于去除。含氟硼酸鉀或氟化鉀的硬釬劑（如劑102)殘渣可用水煮或在10％檸檬酸熱水中清除。鋁用軟釬劑殘渣可用有機溶劑（例如甲醇）清除。鋁用硬釬劑殘渣對鋁具有很大的腐蝕性，釬焊后必須清除干＿凈。下面列出的清洗方法，可以得到比較好的效果。(1)60-80℃熱水中浸泡10min，用毛刷仔細(xì)清洗釬縫上的殘渣，冷水沖洗HN0315％水溶液中浸泡約30min,(2)60-80℃流動熱水沖洗10-10min,先放在65～75℃，Cr032％H3r'045％水溶液中浸泡5min,再用冷水沖洗，冷水浸泡4.6釬焊操作中的安全與防護(hù)燃?xì)馊芙友b置檢查及注意點：（1）檢查燃?xì)馊芙友b置器具：①集中配管的各連接閥、開關(guān)是否順暢。②焊氣罐有無污漬（助焊劑），有無漏氣發(fā)生。③節(jié)約點火裝置是否干凈，能否正常工作。④噴槍的工作是否正常。⑤各器具的連接部（氣體軟管）是否漏氣。注意：毎早開始上班前必須檢查燃?xì)馊芙友b置連接部位。（2）焊膏對環(huán)境保護(hù)有影響、因此焊膏的管理必須按已定好的規(guī)定進(jìn)行。①必須列為危險物品來保管。②如果打倒了，需立即擦拭。③應(yīng)放到指定的空容器里面。(3)安全保護(hù)器具，如圖12所示：①不可被油污弄臟作業(yè)服。②穿好安全鞋，戴好帽子等。③戴好手套，防護(hù)眼鏡。④（工作服為短袖的話）要戴好手背護(hù)套。注意：焊接作業(yè)中禁止使用皮手套、尼龍手套。第五章關(guān)于鋁釬焊工藝及其設(shè)備探討5.1鋁釬焊工藝鋁釬焊的方法一般可分為硬鋁釬焊(高溫鋁釬焊)和軟鋁釬焊(低溫鋁釬焊)兩種。硬鋁釬焊比較適合焊接各種鋁和含鎂等金屬元素不超過2％的各種鋁合金材料，軟鋁釬焊比較適合用于焊接含鎂等金屬元素超過2％的鋁合金材料，例如防銹鋁F2和超硬鋁LC4以及對強度要求不高的鋁和鋁合金材料。根據(jù)被焊構(gòu)件的材料成分選用和其相匹配的鋁釬焊材料與焊劑，進(jìn)而獲得理想的焊接質(zhì)量。硬鋁釬焊可采用氧乙炔和加熱爐及鹽浴等方法加熱，軟鋁釬焊可采用烙鐵和噴燈等方法加熱。鋁釬焊接頭可分為搭接、對接與丁字形接三種，對接比較適合用于外觀要求高和焊后需要加工的構(gòu)件，反之就可選擇搭接與丁字形接法。在鋁釬焊前要注意焊前清洗，這是十分重要的一步，可使用機械或者化學(xué)清洗法．把被焊構(gòu)件表面的油污、氧化膜及鐵斑等污物徹底清洗掉，然后在進(jìn)行鋁釬焊。5.2鋁釬焊工藝的優(yōu)缺點5.2.1鋁和鋁合金材料的可焊性較差，鋁是一種物理性能和化學(xué)性能比較活潑的金屬元素，它和氧的親和力較強，在空氣中極易和氧氣反應(yīng)，氧化并生成高熔點的氧化膜。由于這層氧化膜覆蓋于金屬表面，并且很難去除，就是去除掉，又很快會生成新的氧化膜，因此使焊接縫隙很難融合。鋁合金材料中含有鎂等金屬元素，在焊接加熱的過程中，會形成多元素氧化膜，由此叮見，鋁合金的可焊性要更差一些。鋁和鋁合金的構(gòu)件比較復(fù)雜，例如散熱器和汽化器等，在焊接過程中極易燒穿，由于對鋁和鋁合金構(gòu)件表面的要求較高，往往使得焊接的質(zhì)量難以得到保證。[23]5.2.2由于鋁釬焊溫度低于母材的熔點，因此，構(gòu)件不易變形或者變形很小。母材不熔化，使得金相組織也不會發(fā)生液相變化，不易產(chǎn)生過燒、過熱組織。鋁釬焊的加熱溫度較熔焊低，還能夠降低能源消耗，節(jié)約成本，改善操作條件。鋁釬焊是利用毛細(xì)吸附作用或是潤濕付諸實現(xiàn)的，所以，鋁釬焊接頭的外觀相對平整美觀，焊接速度較快，消耗釬焊材料少。鋁釬焊前有的不用開坡口，焊接后不用打磨或稍加打磨，這樣不但節(jié)省了機加工工時，同時又提高了生產(chǎn)效率。5.3氮氣保護(hù)鋁釬焊設(shè)備的基本要求氮氣保護(hù)鋁釬焊的必要條件是熔融的液態(tài)金屬表面的濕潤并能流動，由于鋁本身具有活潑的化學(xué)特性，極易和周圍環(huán)境中的氧或者水蒸氣形成氧化膜。這層氧化膜化學(xué)成分穩(wěn)定，它能夠牢靠地牯附基體表面上，并在大氣條件下有自愈能力。為了去除氧化鋁膜與防止再次形成氧化鋁膜，一是在釬料中可加入少量的鎂作為活化劑，二是噴涂釬劑，這樣能夠有效地促使零件表面氧化鋁膜的離散和破碎，保證基體金屬表面濕潤-三是保證高真空度。根據(jù)鋁合金釬焊的特點。要想成功地進(jìn)行鋁釬焊，氨氣保護(hù)鋁釬焊設(shè)備要在設(shè)計上具備以下幾點。(1)極低氧氣濃度。鋁和鋁合金的釬焊必須在高真空狀態(tài)下進(jìn)行，真空度過低，鎂蒸發(fā)后立即和環(huán)境中的氧或者水蒸氣結(jié)合，從而不能形成具有保護(hù)性的鎂氣氛，使外露的新鮮鋁合金表面馬上被氧化，不能去除氧化鋁膜，造成液態(tài)釬料不能流動和濕潤，所以一般保證氧氣濃度在50PPM以下(目標(biāo)為30PPM以下)，在加熱室的均熱的(處理品溫度在580℃～610(2)抽氣速率要大。對于鋁釬焊的產(chǎn)品來說，大部分工件的表面積很大，并且形狀復(fù)雜多樣，表面吸附著大量的氣體量，在加熱過程中會大量放氣。選擇抽速較大的抽風(fēng)機組，可以保持爐內(nèi)的真空度。(3)釬劑涂敷裝置。給芯面將釬劑能夠均一地涂敷，這樣工件表面色澤均勻、光亮，顏色也發(fā)白。(4)FLUX干燥爐。將水分除去，以達(dá)到不影響焊接的程度。爐內(nèi)溫度200℃～250℃(MAX(5)爐溫均勻性高。Al—Si—Mg釬料的熔點接近鋁的熔點，它的鋁釬焊溫度范圍較窄，一般在595℃～615℃之間，鋁釬焊工件多數(shù)是薄壁件，因此對加熱區(qū)的爐溫均勻性要求就非常嚴(yán)格，一般不能超過±(6)驅(qū)動設(shè)置。氮氣保護(hù)釬焊爐驅(qū)動裝置分為三段，各段均可獨立動行。一段為噴淋裝置的驅(qū)動。其驅(qū)動采用變頻調(diào)速器控制，傳送帶變速范l30mm／min—1300mm／min。二段為干燥裝置的驅(qū)動。三段為釬焊及冷卻裝置的驅(qū)動。二、三段均采用鏈條傳送帶，并采用扭矩控制器做過載保護(hù)。傳送帶變速范圍l30m