黄铜管板接头钎焊工艺研究.doc

南昌航空大学高职学院毕业论文 黄铜管板接头钎焊工艺研究第1章 前言1.1 选题的依据及意义随着经济的发展，人们对良好的散热性能的材料的需求不断增加。尤其是在家电制造，航空航天，精密仪器等。而传热系数是评价散热器散热性能的重要参数, 散热器材料的导热性能和焊接质量对其影响很大。散热器的工作条件苛刻,不仅要经受风吹雨淋还要承受反复的热循环和周期性的振动。另外, 散热器内长期流动着冷却液对散热器有锈蚀及腐蚀作用。因此, 为保证散热器可靠地发挥散热作用, 对其材料性能有如下要求: 必须具有良好的导热性能, 具有一定的强度和较强的耐腐蚀性, 具有良好的加工性能及焊接性能, 具有良好的经济性。不久前，在瑞典鲁瓦塔钎焊中心对一台钎焊的黄铜热交换器进行了测试，使用的设备可在数百度高温下测试样品的疲劳特性。工程人员测量了不同元件的疲劳致损速度，其中有钎焊的黄铜、软焊的铜黄铜、银钎焊的铜黄铜和钎焊铝等各种焊口。测试结果证明，钎焊的黄铜热交换器比其他焊法制成的设备更加耐用，不仅在正常温度下性能良好，而且在一般使用的高温下(如散热器、热空气冷却器等的工作温度)也有较长使用寿命。虽然测试的样品数量不多，但有限元分析还是提供了相当有说服力的证据，证明钎焊的黄铜热交换器的使用寿命是铝散热器的数倍。 黄铜是由铜和锌所组成的合金。由于黄铜具有金属和非金属的优点，其一、黄铜管具有高耐压性，保证了即使在高压条件下也能保持优良的性能，不变形、不破裂；其二、它比塑料管坚硬，比一般金属易弯曲，易加工，具有一定的抗冻胀性能；其三、黄铜管的表面会形成一层坚硬的保护层，无论是油脂、碳水化合物、细菌和病菌、有害液体、氧气或紫外线均不能穿越它，也不能侵蚀它污染水质、寄生物也不能栖息于铜管表面使其软化。其四、黄铜管耐热耐火，在高温下仍能保持其形状和强度，不会有老化现象，更不会遇火燃烧释放有毒的气体，同时性能稳定，不易被腐蚀，减少管道流动的阻力，保证水流畅通，减轻水流对管壁的压力。在散热器行业，黄铜散热器已成为倍受欢迎的新产品，黄铜的用途极为广泛,如水箱带、供排水管、奖章、波纹管、蛇形管、冷凝管、弹壳及各种形状复杂的冲制品、小五金件等。随着锌含量的增加从H63到H59，它们均能很好地承受热态加工，多用于机械及电器的各种零件、冲压件及乐器等处。其热工性能大幅提高，综合技术指标高于任何类型散热器，它克服了铸铁散热器生产时对环境的污染和承压低、装饰性差、金属热强度低等缺陷，克服了钢、铝散热器耐腐蚀性差，而对供暖水质条件要求过高，使运行成本增加的缺陷，市场前景被十分看好。 由于，感应钎焊的设备向参数控制精确化、自动化和智能化方向发展。同时也广泛应用于结构钢、不锈钢、铜及其合金、高温合金、钛合金等材料制成的具有对称形状的工件的局部加热钎焊，感应钎焊是将焊件的待焊部位置于交变的磁场中，通过电磁感应在工件中产生感应电流来实现工件加热的一种钎焊方法。感应钎焊是一种局部加热钎焊方法，热量由工件本身产生，热传热快，加热迅速，感应钎焊特别适用于管件套接、管于法兰、轴与轴套类工件的钎焊连接，所以感应钎焊很适合黄铜的管板焊接。 本课题研究黄铜（H62）管板高频钎焊。选用不同钎料，钎剂，制造不同高频感应圈进行试验。探讨不同钎焊工艺下各种焊接接头的质量和接头金相组织，分析比较各种钎料的焊接性能，从经济角度选择最佳钎料并得出最佳焊接规范。为进一步应用试验提供参考。1.2 常用黄铜的焊接的方法介绍 黄铜是铜和锌组成的二元合金。因表面颜色随锌含量增加由黄红色变成淡黄色，故称黄铜。H62黄铜是铜锌合金, 为 + 双相组织, 对于（+）黄铜，当含锌量增加到约为45%之前，室温强度不断提高。若再进一步增加含锌量，则由于合金组织中出现了脆性更大的r相（以Cu5Zn8化合物为基的固溶体），强度急剧降低。（+）黄铜的室温塑性则始终随含锌量的增加而降低。锌元素可以提高材料的硬度和强度, 是应用广泛的工程材料1。黄铜中锌熔点较低, 黄铜熔点为906,黄铜的焊接方法很多，包括了熔焊，电阻焊，软，硬钎焊和其他的特殊焊接方法。比较而言，熔焊是最常用的焊接方法，其次是钎焊。电阻焊仅适于有限范围的焊接，而其他焊接方法多用于特殊场合。1.2.1 黄铜的气焊由于气焊火焰的温度低，焊接时黄铜中锌的蒸发比采用电焊时少，所以在黄铜焊接中，气焊是最常用的方法。黄铜气焊采用的焊丝有：丝221、丝222和丝224等，这些焊丝中含有硅、锡、铁等元素，能够防止和减少熔池中锌的蒸发和烧损，有利于保证焊缝的性能和防止气孔产生。气焊黄铜常用的熔剂有固体粉末和气体两类，气体熔剂由硼酸甲脂及甲醇组成：熔剂如气剂301。 1.2.2 黄铜的手工电弧焊焊接黄铜除了用铜227及铜237外，也可以采用自制的焊条。黄铜电弧焊时应采用直流电源正接法，焊条接负极。焊前焊件表面应作仔细清理。坡口角度一般不应小于60-70，为改善焊缝成形，焊件要预热150250 。操作时应当用短弧焊接，不作横向和前后摆动，只作直线移动，焊速要高。与海水、氨气等腐蚀介质接触的黄铜焊件，焊后必须退火，以消除焊接应力。1.2.3 黄铜的手工氩弧焊黄铜手工氩弧焊可以采用标准黄铜焊丝：丝221、丝222和丝224，也可以采用与母材相同成分的材料作填充材料。焊接可以用直流正接，也可以用交流。用交流焊接时，锌的蒸发比直流正接时轻。通常焊前不用预热，只有板厚相差比较大时才预热。焊接速度应尽可能快。焊件在焊后应加热300400进行退火处理，消除焊接应力，以防止焊件在使用过程中裂缝。1.3 黄铜焊接国内外研究现状铜是人类祖先最早应用的金属。它的合金具有许多优异的特性和奇妙的功能，不但为人类社会的进步作出了不可磨灭的贡献；而且随着人类文明的发展不断开发出新的用途。铜既是一个古老的金属，又是一个充满生机和活力的现代工程材料。当前人类步入了丰富多彩的、以电气化和电子信息为特征的、高度文明的社会，为铜的应用开辟了更为广阔的天地。铜以品种繁多的金属、合金和化合物的形式被人们利用，业已深深地渗入到生产和生活的各个方面，成为人类21世纪取得飞速发展的一个不可缺少的重要金属。下面介绍它的合金黄铜焊接国内外研究现状。1.3.1 黄铜的激光焊20世纪80年代以来，随着高功率固体和半导体激光器的商品化，激光硬钎焊技术得到快速发展，激光钎焊异种金属与传统钎焊方法类似，都是通过钎料的熔化来实现异种材料的钎接。与其它热源钎焊、固相连接相比，待焊工件尺寸及接头形式不受限制，激光钎焊工艺参数高度灵活可调，可精确控制加热区域及加热时间，限制钎料与金属之间的有害界面反应；激光能量分布可调(单光束、双光束以及矩形光斑)，可控制加热区域的温度场分布，不仅能改善钎料的润湿铺展，还能控制界面反应。Li对高功率半导体激光在钎焊中的应用进行了总结与CO2激光、Nd:YAG激光和准分子激光比较了其优缺点。采用14kw的半导体光对铝和钢进行连接(钎焊)，填充焊丝AL-Sil2，可以防止纹.AlexalldsandryMatllieIla等人通过锌基焊丝，采用激光钎焊的方法成功的接了AA-6016铝合金和GxEs钢，通过局部少量的金属熔化，有效的避免了金属间化合物(脆性相)的生长。激光深熔焊接的能量转换是通过小孔效应机制来完成的。具体来说就是一束能量密度极高的极高入射到待焊接工件的表面上，一部分被工件表面反射，剩余部分被工件吸收而使工件产生加热，熔化和汽化，继而在汽化膨胀压力作用下在工件内部形成一个匙孔3。黄铜由于富含低熔沸点合金元素锌,易于实现激光深熔焊接,其深熔阈值低于铝合金4。在焊接过程中制定合适的焊接，克服焊接过程中锌的损失，和内部缺陷，焊缝凹陷问题。其中影响因素主要有：焊材材料及厚度，接头方式，聚焦光斑直径。影响焊接质量的主要参数是激光功率，焦点位置和保护气体及焊接速度8。焊后在金相显微镜下观察了焊缝的组织形态,测定了不同规范下的焊缝维氏硬度。测定了焊缝的熔深、熔宽、裂纹长度及凹陷尺寸,计算了裂纹率和成形系数。通过分析发现：在不同的焊接速度下, 熔深和熔宽随激光功率的增大而增大。并通过总结试验数据绘制图：从图1.1可以看出, 随着线能量E的增加,焊缝维氏硬度会发生变化。从图1.2可以看出黄铜焊缝随锌含量WZn的增多而硬度提高.从图1.3可以看出在小线能量下焊接时, 焊缝中锌损失较少。所以从图及试验数据分析H62黄铜激光焊接时, 不宜采用过大的焊接速度。通过研磨试样并观察：大功率和大速度下会出现焊缝晶界微小裂纹。低焊速时熔池呈椭圆形, 柱状晶呈人字纹路向焊缝中部生长, 晶界较长不易产生偏析弱面,热裂倾向小。大焊速下熔池呈泪滴形, 柱状晶近乎垂直地向焊缝轴向生长, 易在会合面处形成显著的偏析弱面, 热裂倾向增大。另外大功率将造成焊缝晶粒粗大, 低熔点共晶偏析严重, 也是产生热裂的原因。图1.1 焊接线能量与焊缝金属维氏硬度的关系图1.2 焊缝锌含量与焊缝硬度的关系 图1.3 焊接线能量与焊缝中含锌量的关系1.3.2 黄铜管的熔化焊接 近年来，我国一些科研单位相继开展了黄铜的焊接研究工作，取得了很多有价值的成果：核工业二三建设公司郑日水网从接头的结构因素、异种铜的物理特性及加热时等因素进行分析，探索了制冷设备端口的黄铜法兰(H62)与紫铜管T2的插套件火焰钎焊工艺及裂纹防止措施；天津焊接研究所柳英利采用丙烷气与压缩空气混合的火焰替代传统氧乙炔的加热方法，成功实现了紫黄铜管与黄铜视镜体黄铜与紫铜件的自动火焰钎焊。钎焊后接头耐压4MPa，无泄漏：哈尔滨工业大学李卓然等重点对黄铜法兰(H68)和紫铜管钎焊接头组织特征进行了研究；西北工业大学刘小文等人利用自行改造的搅拌摩擦焊机，通过优化了搅拌头的材料、形状及尺寸，通过SNR(信噪比)试验设计计算焊接工艺参数显著性顺序，成功实现了3mm黄铜(H62)和紫铜T2板材的对接。接头断裂强度为248.25MPa。所有的这些研究工作对于推动黄铜管板焊接结构的发展和应用必将产生积极的影响。无论是钎焊，还是搅拌摩擦焊，都是实现黄铜管板焊接有效连接的方法。然而，对于实际的工程应用都有其自身的局限性。具体的，钎焊存在工作效率低、加热时间长、钎缝金属晶粒粗大以及钎焊接头疲劳强度低等缺点；搅拌摩擦焊对于接头的形式要求苛刻，一般仅适合板材的焊接，另外，需要严格控制焊接速度，焊接速度过快时，搅拌头的摩擦产热不足，不能使焊缝金属达到焊接所需的热塑性状态，无法发挥搅拌头的搅拌作用，成形较差，无法焊合。当焊接速度过慢时，由于摩擦生热过多，有时甚至于使得焊合区金属温度接近熔点，焊缝表面凸凹不平，内部容易出现空洞，焊缝表面金属严重氧化，热力影响区晶粒严重粗化。1.3.3 石墨与黄铜钎焊连接钟志宏，周张健，宋书香等用非晶态Ti-Zr-Cu-Ni，钎料在不加中间层及插入Mo/Cu复合中间层的情况下，掺杂石墨和铜均能够很好地被连接在一起，接头未发现明显的气孔、裂纹及未焊合的区域；钎料中的活性元素钛向掺杂石墨一侧扩散，使得掺杂石墨与钎料之间形成冶金连接，其主要因素是形成了碳化物；钎料/铜界面处主要生成了金属间化合物，而钎料/石墨界面除了金属间化合物的存在外，还发现有碳化物的存在；钎缝组织内部由金属问化合物组成。徐庆元，李宁，熊国刚等研究了钛合金真空钎焊石墨与Ti-Zr-Mo合金过程中，钎焊温度和时间对钎焊接头组织和性能的影响。结果表明，接头组织由Ti-TiC反应层和Ti-Mo固溶体层组成。在一定范围内，随温度和时间增加，钎缝层加厚。钎焊工艺参数优化后获得厚度为3040um的界面反应层，7080um的固溶体层，接头组织均匀，界面平整。抗剪强度达到14.1MPa和15.0 Mpa，再熔化温度高于1600的使用温度，能承受从室温到1600剧烈的热循环作用。谢凤春，何鹏，冯吉才采用非晶态TiZrNiCu钎料箔真空钎焊紫铜与普通高强石墨，研究了工艺参数对接头界面组织的影响。结果表明，接头室温剪切和拉伸时均断于石墨母材侧，经接头微观组织分析，认为高强度的结合界面是由于钎料与石墨反应生成了TiC薄层，钎缝主要是以固溶体为基，由金属问化合物相间其中的组织结构形成的。由以上分析可以看出，换向器作为电机中的导电元件，工作中必将因为自身电阻而发热，如果采用胶粘剂的方法，在长期热循环的作用下，树脂导电胶必将由于热疲劳失效，从而不再满足良好导电和剪切强度的要求。课题研究之初曾采用石墨导电胶连接黄铜与石墨，剪切强度满足要求，但片间电阻过大0.15欧姆另外，如果采用扩散焊的方法，由于碳在铜中的溶解度极小，必须使用熔点较低的纯金属或钎焊料作中间过渡层，该合金还必须是强碳化物形成元素(如Ti、Zr、V、Nb等)。并且焊接过程需要在真空条件下进行，设备投入大且效率低，从成本的角度来看，不适合使用扩散焊的方法。而钎焊连接连接方法设备投入少，成本低且易于批量生产。1.3.4 高频感应钎焊设备感应钎焊是将焊件置于由电流通过感应圈所产生的交变磁场中，再有感应产生的交流电流来加热焊件。感应电流强度与交变电流频率成正比而与焊件阻抗成反比。电流渗透深度即集肤效应则于导体电阻率成正比，与交变电流频率及磁导率成反比。即电流频率越高，表面加热速度越快，加热深度越浅；材料电阻率越大，磁导率越小，则电流的渗透深度越大。感应钎焊设备由感应电流发生器，感应线圈及相应的工装夹具组成。高频感应器主要由高频电源和感应加热设备组成。在高频钎焊中设计和选择合适的加热器尤为重要。用于钎焊的交流电源主要是中频和高频电源。高频电源是将工频交流电通过整流、变频后将高频电流耦合输出到感应加热元件的设备。根据主功率元件的种类将高频电源主要分类为真空管振荡器类和半导体固体变频两大类。随着变频技术及变频元件的发展，近年来半导体固态变频电源的应用越来越多，已成为中频和高频电源的主流。例如，以IGBT功率管为主要变频元件的固态变频电源已大量用于工业生产，这类的设备的频率一般在50kHz以下，常用频率为20kHz，比较适合大厚件及一般对升温速度要求不高的中小件的钎焊加热。以下是几种特殊的加热器13。 1)销钉用加热器 工业上常用电容储能-放电的方式来焊接销钉， 也可以制造合适的加热器用感应钎焊来焊接销钉。图1.4为销钉用加热器的原理图，利用铜环的屏蔽作用，可阻碍电磁能传递到被屏蔽部分。母板的散热远比销钉好，而销钉获得热能的条件又远优于母板，所以该结构钎焊的关键是避免销钉过热。在钎焊加热过程中要严格控制好加热温度。也可以焊前对母板进行预热。 图1.4 销钉加热器2）细管-管板用加热器 当管的直径很大时，可以利用导磁体驱流，就可以获得很好的效果；当管的直径很小时，感应圈很难制造。利用磁棒导磁将电磁能集中在磁棒的尖端部，这样可以使细管-管板的结合区很快升温。图1.5是该种加热器的原理图。 图1.5 细管-管板用感应钎焊 3）转动平台式感应加热器 可转动平台，在周围边界上等距离放置30个钢插头。随平台的转动， 每个插头依次远离感应线圈，它们逐步进行热量传输。周期结束，工件从钢插头上卸载，接着新的工件开始了新的加热周期。从一个加热周期到另一个加热周期，每一个钢插头都保留了部分热量。在插头进入感应圈之前，光学高温计测量每个插头的温度。利用计算机控制系统，确定将温度恢复到预定温度需要传递给插头多少热量，通过控制系统构建电源，对每一个插头确定在预定时间内输送恰当的热量。1.3.5高频钎焊在工业上的应用1.3.5.1 黄铜与不锈钢管的高频感应钎焊浙江某制冷集团的某个制冷控件为黄铜(H62)阀座与小口径不锈钢(OCrl8Ni9)压力套接。然后采用高频感应钎焊完成的。钎焊时。零件的待钎焊部分被放置于交变磁场中，这部分母材的加热是通过它在交变磁场中产生的感应电流的电阻热来实现的。可是，该产品合格率一直维持在95。通过对不合格产品钎缝的观察、分析和研究，发现绝大多数不合格产品的接头都有细微贯穿性热裂纹、针孔、溶蚀等缺陷。对此设计了新工艺，采取新措施，提高接头的质量，大大提升了产品的合格率。1.3.5.2 导管接头的安装式高频感应钎焊某飞机不锈钢管导管系统采用钎焊连接，其连接工艺分为固定式感应钎焊和安装式感应钎焊两种，其中安装式感应钎焊技术是在装配现场完成导管接头的安装钎焊方法。导管高频感应钎焊装置由以下部分组成。高频电源：高频发生器装置。温度控制器：控制钎焊温度及保温时间。在温度控制器上有两块显示仪表，一块用于显示热电偶所测温度，另一块用于显示光电式二极管所反馈的信息值。软式感应圈：将电源能量传递给工件的装置。焊接时将其缠绕在韩剧诶保护器上，通过高频感应将能量传递给工件。光电二极管：焊接时将光电二极管固定在焊接保护其上，通过光电信号反映焊接区温度。热电偶：试样焊接时，直接测量焊接区域温度。焊接保护器：导管安装的主要工装，具有冷水通道和保护气体通道。焊接前，用其将焊接区套住并夹紧，将软式感应圈缠绕在其上，在导管接头焊接区形成惰性气体保护区。不锈钢管及套筒材料为1Cr18Ni10Ti，钎料为Cu-Ni-Mn带状钎料，预先弯制成开口的环状。接头具有两种结构形式。对于直径小于10mm的导管，钎料装配在套筒内导管对接的间隙内；对于直径大于等于12mm的导管，钎料装配在套筒内导管对接的间隙内；对于直径大于12mm的导管，钎料装配在揩油料槽的套筒的料槽内。这种技术已经广泛应用于飞机制造行业中，具有很高的经济效益。1.4 研究内容 本课题使用高频感应钎焊加热设备对黄铜管板进行高频感应钎焊研究。选用不同的钎料，钎剂，不同焊接参数进行焊接。对钎焊过程进行观察，对接头焊缝进行外观观察和组织分析。比较得出最佳的钎料，钎剂和最佳的焊接工艺。第2章 试验条件及试验方法2.1 试验条件 试验选用的材料为黄铜（H62）管、板。黄铜管的尺寸为10mmx1mm ，L=20mm。黄铜板的尺寸为40mmx40mmx5mm。其化学成分和力学性能件表2.1。焊接前将每块待焊黄铜板钻一个孔，直径为10.1mm，10.2mm，10.3mm各10块。钎料为含银量不同的各种丝状银基钎料，钎剂为粉状钎剂QJ102 和膏状钎剂J103。化学成分和熔点如表2.2。钎料绕成环状。表2.1 黄铜（H62）化学成分和熔点成分CuFePbBiSbPZn杂质总和熔点含量（%）60-630.150.080.0050.0050.001余量1.0906表2.2 粉状钎剂QJ102 和膏状钎剂J103化学成分和熔点牌号成分 W x 100%tB / QJ102氟化钾42，氟硼酸钾23，硼酐35600-850J103氟化钾35，氟硼酸钾25，硼酐30，银10680-880试验采用的是高频感应钎焊机型号为SP-40。此焊机的最大输出功率为40KW，输出振荡频率为47KHZ，输出电流可在10A-100A可调。加热时间在1-99秒可调。保温时间在1-99秒可调。图2.1为加热感应圈实物图。（a）为用直径为5mm的紫铜管绕成内径为50mm，匝数3的感应圈，感应圈的匝间距为2.5mm，为1。（b）为用直接为3mm的紫铜管绕成内径为20mm，5匝的感应加热圈，感应圈的匝间距为1.5mm，为2。在使用感应圈2钎焊时板离感应圈为3mm-5mm。使用1感应圈钎焊时管板置于感应圈内。（a） 感应圈1 (b) 感应圈2图2.1 不同加热感应圈示意图2.2 试验方法2.2.1 工艺试验高频感应钎焊的焊接参数主要有焊接电流(I),焊接时间（t）,接头间隙（aj），焊件离感应圈的距离（L）。分别选用不同含银量丝状银基钎料TS-34T1.8mm;TS-20CT,1.0mm和TS-5P,1.6mm。选用粉末状钎剂QJ102 和膏状钎剂J103。试验中分别选择不同焊接电流，不同焊接时间，不同钎缝间隙和不同感应圈进行钎焊。焊接工艺规范如表2.3。表2.3 焊接工艺1) 采用感应圈2加热的焊接工艺钎料钎剂焊接电流（I/A）焊接时间（t/s）接头间隙（aj/mm）焊接现象TS-34T J10341350.1钎料达到熔点后迅速均匀铺展TS-34TJ10341300.2TS-34TJ10341290.3TS-5PJ10341400.1钎料铺展不好TS-5PJ10341370.2TS-5PJ10341330.32)采用感应圈1加热的焊接工艺钎料钎剂焊接电流（I/A）焊接时间（t/s）接头间隙（aj/mm）焊接现象TS-34T QJ10238500.2钎料铺展不好TS-34TQJ10245500.2钎料铺展良好TS-34TQJ10250500.2钎料铺展良好TS-34T J10341700.2钎料铺展良好TS-34TJ10341730.2钎料铺展良好TS-34TJ10341730.2钎料铺展良好TS-34T J10341680.3钎料铺展良好TS-34TQJ10241700.2钎料铺展良好TS-34TJ10341680.2钎料铺展良好 TS-5PJ10341800.2钎料铺展不好TS-5PJ10345600.3钎料铺展不好TS-5PQJ10245640.3钎料铺展不好TS-5PQJ10250500.1钎料铺展不好TS-20CTQJ10245570.1钎料铺展良好TS-20CTQJ10245550.2钎料铺展良好TS-20CTQJ10245520.3钎料铺展良好 TS-20CTJ103 41780.1钎料铺展良好TS-20CTJ10341750.2钎料铺展良好TS-20CTJ10341720.3钎料铺展良好2.2.2 外观检验 在焊接过程中，钎料与母材发生相互作用，观察钎剂是否在钎料熔化前迅速溶解，以去除母材表面氧化膜，从而改善与润湿性，减小液态钎料的界面张力。钎料在熔化后沿接头间隙迅速润湿和铺展开，是否均匀。 焊接完将焊件冷却。观察焊件，钎料是否铺展均匀，钎料是否在底面有铺展，在管壁有渗透。母材是否有熔蚀。黄铜管是否有烧损现象。如图2.2为焊件外观检测图。图2.2 焊件外观检测图2.2.3 组织分析 在焊件上垂直焊缝发现锯取小块试样，如图2.3制备金相试样。采用配置FeCl3溶液腐蚀，化学成分如表2.3。用显微镜观察金相组织，拍照。图2.3 试样采集示意图表2.4 FeCl3腐蚀液化学成分化学成分FeCl3H2OHCl含量1.6g100ml10ml第3章 试验结果及分析3.1 焊接参数对接头质量的影响3.1.1 不同焊接时间的影响 表3.1为采用大感应圈时不同焊接时间的焊接工艺。表3.1 不同焊接时间钎焊工艺钎料钎剂焊接电流（I/A）焊接时间（t/S）接头间隙（aj/mm）焊接现象TS-34TJ10341280.3钎料铺展不佳TS-34TJ10341330.3钎料铺展良好TS-34TJ10341380.3钎料铺展良好（a）t = 28s (b) t = 33s (c) t = 38图3.1 不同焊接时间下焊接接头金相图（I=41A,aj=0.2mm）图3.1（a）,（b）,（c）对应的焊接时间分别为t=28s, t=33s, t=38s。由图可见，当焊接时间为t = 28s 时，钎料未均匀填充焊缝，而且因为加热热量不足，钎料未完全熔化。当t = 33s时，钎料熔化，润湿和铺展在钎焊间隙里。但铺展不是很均匀。母材更未有溶解在钎料中形成合金化。当t = 38s时，钎料熔化，润湿和铺展均匀。而且一定量的母材向钎料中溶解。成分合金化，有利于提高接头强度。母材在液态钎料中扩散是比较快的。扩散深度x与时间t的关系如式:（3.1） X = (2DTt)1/2 （3.1） 式中 DT 温度T时的扩散系数。母材在液态钎料中扩散速度比钎料向母材的扩散速度大得多，钎焊时间增长，母材的溶解量增多。从图3.1中看出，随着焊接时间的增长，当焊接时间t= 38s时，母材黄铜向钎料中有扩散，形成了一定量的合金化。在钎焊的过程中，钎料填充钎焊间隙随着高度的上升速度变慢，必须有一定的时间使得钎料填充均匀。从图3.1（a）（b）中看出，钎料在刚开始熔化后铺展迅速由于焊接时间不足，钎料没有足够的时间完全均匀的填充焊缝，造成未钎透焊接缺陷。此外，为了消除焊接应力，在钎焊过程中要有一定的保温时间。综合考虑选择合适的焊接时间对形成良好的焊接接头有着这样的作用。3.1.2 不同接头间隙的影响表3.2 不同焊缝间隙的钎焊工艺钎料钎剂焊接电流（I/A）焊接时间（t/S）接头间隙（aj/mm）焊接现象TS-34T QJ10241750.1钎料铺展良好TS-34TQJ10241710.2TS-34TQJ10241690.3表3.2为采用感应加热圈2的不同焊缝间隙的钎焊工艺。从中发现，随着间隙的增大焊接所需时间减小液体沿间隙上升的高度h与间隙aj成反比。随着间隙的减小，液体的上升高度增大。图3.2是铜板间钎料的填缝高度与间隙的关系。从钎料上升高度来说，是以小间隙为佳。图3.2 铜板间钎料的填缝高度与间隙的关系 试验中设计的接头间隙分别为0.1mm，0.2mm，0.3mm，黄铜板的厚度为5mm。从图3.2看出，间隙值均合格，在钎料上升高度范围内。液态钎