钎焊方法及工艺

1、钎焊方法及工艺

IWE-3/1.22-231.1钎焊钎焊与熔化焊不同，它是采用液相线温度比母材固相线温度低的金属材料作钎料，将母材和钎料加热到钎料熔化，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材溶解和扩散而实现连接母材的方法。钎焊是一种用于材料连接或材料涂层的热连接方法，在连接处是通过钎料的熔化或接触而的扩散作用实现焊接，母材没有达到熔化温度。每种钎料应具有与母材相关的两个特性：

1)钎料的熔点应低于母材的熔点，

2)钎料在母材上必须浸润，也就是说，钎料和母材之问的分界面间隙通过扩散实现合金化。工作温度是指在钎焊位置钎料浸润时的条件下最低的表面温度。

<450℃>450℃>900℃

软钎焊硬钎焊高温钎焊焊接与硬钎焊温度分布的比较：1.2钎焊基本原理钎焊的生产过程:如钎焊前准备、零件装配和固定、钎焊、钎焊后清理及质量检验等。其中钎焊过程应包括熔态钎料的填充过程及钎料与母材的相互作用。

(1)熔态钎料的填充过程：能实现这一过程的必要条件：钎料的润湿和毛细作用。影响钎料润湿作用的主要因素：钎料和母材组成；钎焊湿度：母材表面氧化物；母材表面粗糙度；钎剂。(2)钎料与母材的相互作用。这种作用可归为两种：一种是固态母材向液态钎料的溶解；另一种是液态钎料向母材的扩散。这些相互作用对钎焊接头性能影响很大。1.3钎焊方法分类根据所使用的热源来命名及分类，见表1。1.4典型钎焊方法介绍图2常用钎焊方法1.6钎焊接头设计(1)设计原则：①首先考虑接头强度②其次还要考虑组合件的尺寸精度零件的装配定位；钎料的安置；接头间隙等。(2)接头设计时应注意的几点①搭接长度，它是保证接头与母材具有相等承载能力的关键。搭接长度L=

式中：δb——母材的拉接强度(MPa)δ——钎焊接头的拉剪强度(MPa)δ——母材厚度

a——安全参数在生产实践中中，银基、铜基、、镍基等强度度较高的钎焊焊的接头，搭搭接长度通常常取为薄件厚厚度的2~3倍；锡铅等软钎料料钎焊的接头头，可取为薄薄件厚度的4~5倍，但不希望望搭接长度大大于是15mm。因为此时钎钎料很难填满满间隙，往往往形成大量缺缺陷。由于工件的形形状不同，搭搭接接头的具具体形式各不不相同。图3平板钎焊接头头形式图4管件钎焊接头头形式图5T型和斜角钎焊焊接头图6端面密封接头头图7管或棒与板的的接头形式图8线接触钎焊接接头②接头与载荷关关系问题．接头设计时应应避免在载荷荷作用下接头头处发生应力力集中，另外外在受撕裂、、冲击、振动动等载荷作用用时也应特别别注意接头设设计的合理性性。图9列举了一些实实例。图9受动载或重载载荷接头的合合理设计或不不合理设计（（15）③开设工艺孔工艺孔是指为为满足工艺上上的要求而在在接头上开的的孔。钎焊时时空气受热膨膨胀空气有可可能阻碍钎料料的填隙，也也可能使已填填满间隙的钎钎料重新排列列，见图10。图l0开设工艺孔示示意图④接头间隙间隙的大小在在很大程度上上影响钎焊接接头强度和钎钎缝的致密性性。由于钎焊是靠靠毛细力作用用使钎料填满满间隙的。间隙过小，钎钎料流入困难难，在钎缝内内形成夹渣或或未钎透，导导致接头强度度下降：间隙过大，毛毛细作用减弱弱，钎料能填填满间隙，也也会使接头的的致密性变坏坏，强度下降降。(3)钎焊接头质量量检验①钎焊接头缺缺陷a、填隙不不良、部分间间隙未被填满满；b、钎缝气气孔；c、钎缝夹夹渣；d、钎缝开开裂；e、母材开开裂；f、钎料流流失；g、母材被被溶蚀。②接头检验方方法a、外观观检查；b、表面面缺陷检查查；c、内部部缺陷检查查：包括X射线和，γ射线、超声声波和致密密性检验。。2、钎焊材料料2.1对钎焊材料料的基本要要求a)合适的熔化化温度范围围，一般比比母材的熔熔化温度低低；b)在钎焊温度度下具有良良好的润湿湿作用，能能充填充接接头间隙；；c)与母材的物物理、化学学作用应保保证它们之之问形成牢牢固的结合合；d)成份稳定尽尽可能减少少钎焊温度度下元素的的损耗：少少含或不含含稀有金属属和贵重金金属；e)能满足钎焊焊接头物理理、化学及及力学性能能等要求。。2.2钎料的分类类（（重点）两大类：软钎料(易熔钎料，，熔点低于于450℃)；硬钎料(难熔钎料，，熔点高于于450℃)。软钎料主要要包括：铋基、铟基基、．锡基基、镉基、、锌基和铅铅基等钎料料。硬钎料主要要包括：铝基、银基基、铜基、、锰基、镍镍基、金基基、钯基、、镁基、钼钼基和钛基基等钎料。。2.3钎料型号(牌号)表示方法(1)相关标准及及规定（P8/12）2.4典型钎料简简介(1)软钎料(熔点低于450*(2的钎料)①锡铅钎料软钎料中应应用最广的的一种。高锡铅合金金含Sn61.9％时，即形形成熔点为为183℃的共晶。纯锡加入铅铅后强度提提高，在共共品成份附附近时强度度和硬度最最高，但导导电率则随随铅量增大大而降低。。锡铅合金中中有时加入入锑，用以以减轻钎料料在液态时时的氧化程程度，并提提高接头的的热稳定性性。含锑一一般控制在在3％以下，以以免钎料发发脆。若加加入银可使使晶粒细化化并提高耐耐腐蚀性。。锡铅钎料工工作温度不不能太高，，当温度高高于100％时；强度度急剧下降降，含锡高高的锡铅料料在低温下下有冷脆性性。锡铅焊焊料已纳入入国家(GB3131-88)。(2)硬钎料硬钎料由于于强度高，，可用于钎钎焊受力构构件，应用用愈来愈广广，钎焊钢和铜铜用的银基基钎料和铜铜基钎料，，钎焊铝用的的铝基钎料料等高温场合镍镍基钎料愈愈来愈受到到人们的重重视。①铜基钎料铜基钎料由由于其经济济性好，在在钢、合金金钢、铜和和铜合金的的钎焊方面面获得了广广泛的应用用。标准GB64l8-93中将铜基钎钎粉分为铜铜，铜锌和和铜磷钎料料。②银基钎料料银基钎料是是应用最广广泛的一类类硬钎料，，由于熔化化温度不很很高，能润润湿很多金金属，并且且有良好的的强度、延延性、导热热性、导电电性和抗腐腐蚀性。广广泛应用于于钎焊低碳碳钢、结构构钢、不锈锈钢、铜及及铜合金、、可伐合金金、难熔金金属等。(3)钎剂钎剂的主要要用途：去去除母材和和液态钎料料表而上的的氧化物，，保护母材材和钎料在在加热过程程中不致进进一步氧化化以及改善善钎料对母母材表面的的润湿能力力。钎剂应具备备以下条件件：①具有足够够的去除母母材及钎料料表面氧化化物的能力力；②熔化温度度及最低活活性温度略略低于钎料料的熔化温温度；③在钎焊温温度下具备备足够的润润湿能力。。有关钎剂方方面已纳入入国家标准准的有：①GB/T15829.1-1995软钎焊用钎钎剂分类；；标记与包装装②GB/T15829.2-1995软钎焊用钎钎剂树树脂类钎剂剂③GB/T15829.3-1995软钎焊用钎钎剂有有机物类类钎剂④GB/T15829.4-1995软钎焊川钎钎剂无无机物类类钎剂⑤JB/T6045-1992硬钎焊用钎钎剂3、各种材料料的钎焊(1)材料的钎焊焊性是指材料对对钎焊加工工的适应性性，即材料料在一定的的钎焊条件件下获得优优质接头的的难易程度度。1）钎焊性的的好坏首先先与材料表表面形成的的氧化物成成分及其去去除的难易易程度有关关。例如铜和铁铁表面氧化化物的稳定定性低容易易去除，故故钎焊性好好；铬的氧氧化物稳定定性高，不不易去除，，含铬的金金属必须采采用活性大大的钎剂或或纯度高的的还原性气气体才能将将其除去。。铝的氧化化物更难去去除，相对对来说，铝铝的钎焊性性就差。2）钎焊性的的好坏还表表现在钎焊焊加热温度度对工件材材料组织及及性能的影影响上。例如，硬铝铝LYl2的固相线温温度相当低低，目前还还没有合适适的钎料使使其在硬钎钎焊时不发发生过烧，，故钎焊性性差。3）钎焊性的的又一重要要标志是钎钎料对它的的润湿作用用。多数钎料对对铜、钢的的润湿作用用都比较好好，对钼、、钨的差。。前者钎焊焊性好，后后者钎焊性性差。4）钎焊性好好坏又与工工件材料同同钎料作用用后的产物物性能有关关。钛和钛合金金同大多数数钎料作用用会在界面面区形成脆脆性化合物物相，故钛钛的钎焊性性差。又如，低碳碳钢在炉中中钎焊时对对保护气氛氛的纯度要要求较低，，而含铝、、钛等元素素的高温合合金只有在在真空钎焊焊时才能获获得良好的的钎焊接头头。总之，钎焊焊性不但取取决于材料料本身，而而且与钎料料、钎剂和和钎焊方法法有关，故故必须根据据具体情况况进行评定定。(2)钎料的选择择原则使用要求；；钎料与母材材的互匹配配；经济角度等等方面进行行全面考虑虑。表4给出了各种种材料组合合适用的钎钎料。钎料的选择择具体从以以下几个方方面考虑：：①从使用要要求出发，，对钎焊接接头强度要要求不高和和工作温度度不高的可可用软钎焊焊，对要求导电电性好的电电气零件，，应选用含含锡量高的的锡铅钎料料或含银量量高的银基基钎料：②选择钎料料时，应考考虑钎料与与母材的相相互作用。。③选择钎料料时还应考考虑钎焊加加热温度的的影响。④钎焊加热热方法对钎钎料选择也也有一定的的影响。⑤从经济观观点出发，，4、钎焊的质质量控制与熔化焊的的质量控制制一样，钎钎焊的质量量控制越来来越被各个个国家所重重视，在欧欧洲已经颁颁布了许多多相关的标标准和规程程，包括钎钎焊接头的的检验，钎钎焊的工艺艺评定，钎钎焊操作人人员的培训训及考试认认证等方面面，本节仅仅将相关标标准及规程程列举如下下。Enl3133(2000)硬钎焊硬钎钎焊工的考考试ENl3134(2000)硬钎焊硬钎钎焊工艺评评定ENl2797(2000)硬钎焊焊钎钎焊接头的的破坏性检检验ENl2799(2000)硬钎焊硬钎钎焊接头的的非破坏性性检验prENl8279(2003)硬钎焊接头头中的不规规则性(缺陷)评定DVSRichtlinie-1183(2002)金属材料钎钎焊培训课课程1、塑料的类类型塑料是一种种以高分子子量合成树树脂为主要要成份的人人工合成材材料(合成树脂是是高分子化化合物，也也称聚合物物。)生产塑料的的原料含有有碳，如石石油、天然然气、木材材、煤、乙乙烷等，则则它属有机机化学范畴畴。在这些些物质中存存在不饱合合键，如单单个分子、、单体的乙乙烯、氯乙乙烯等。这这些单分子子、单体的的物质可以以通过化学学反应形成成多分子(也称大分子子)多体物质，，如聚乙烯烯(PE)、聚氯乙烯烯(PVC)。由单分子子结构的物物质(大多为气态态或液态)转变成多分分子结构的的物质这一一过程称为为聚合作用用。塑料的结构构是由链状分分子构成，，或称纤维维状分子。。与棉花的的网状纤维维相类似，，是无序卷卷绕状。根根据分子链链的构造，，塑料可分分热塑性塑塑料、弹性性塑料(合成橡胶)和热固性塑塑料(图1)。在实际中，，人们使用用的塑料不不是纯塑料料，而是添添加了些辅辅助材料，，如稳定剂剂、强化剂剂和着色剂剂等。由此此获得特殊殊性能和降降低成本。。(1)热塑性塑料料通过链分子子的“卷绕绕’’作用用，即分子子运动的阻阻碍作用，，塑料在受受热时，不不象水那样样只处于一一种固定的的液态形式式，而是处处于不同状状态的变化化之中，即即：硬一弹弹塑料一热热塑性，达达到热塑性性状态，就就可焊接。。在一定温度度下，热塑塑性塑料可可以达到热热塑性状态态乃至熔融融流动，冷冷却后，又又变成一定定的形状。。热塑性塑塑料加工成成型方便，，在固体状状态也有一一定的可塑塑性，能象象金属一样样进行冷加加工。由于于热塑性塑塑料具有这这些性能，，故适宜于于进行二次次或多次加加工，也可可以进行焊焊接由于分子结结构不同，，其材料的的强度性能能也不同。。图2热塑性塑料料的构造热塑性塑料料温度升高高时开始变变软，温度度降低时恢恢复原有状状态，等温温度达到热热塑性温度度后，则可可以进行焊焊接。这就就是说，纤纤维状分子子在力的作作用下产生生运动，使使材料发生生形变成为为可能。冷冷却后，热热塑性塑料料就凝固成成新的形状状。然而，，如果对他他重新进行行加热，则则具有重新新恢复原来来形状的趋趋势(恢复能力)。溶解物质的的作用也可可以使接头头表而达到到热塑性状状态，从而而使焊接成成为可能。。(2)弹性塑料该类塑料由由于内部结结构的原因因(粗网目交联联链状分子子结构)，而不能熔熔化，不能能达到热塑塑性状态，，故不具备备可焊性。。(3)热固性塑料料这类塑料由由于内部结结构的原因因(细网目交联联链状分子子结构)在受热时不不会变软，，一直处于于硬状态，，直到破坏坏，因此不不具备可焊焊性。从另另一角度看看，能够进进行焊接的的塑料，其其材料熔化化指数MFI应在某一范范围。德国标准DIN53735对此做了规规定。在DIN16776中给出了MFI的分类组别别。德国焊焊接学会规规程2201TI给出了HDPE熔化指数在在005—010时可以焊接接，每一种种塑料都相相对应一熔熔化指数(表1)。热塑性塑料料在热塑性性状态和压压力的作用用下就可实实现焊接。。是机械连接接(二个焊件纤纤维状分子子互相非规规则的卷绕绕)。通常仅相同同类型的塑塑料可以焊焊接。热塑性塑料料的焊接原原理是：(1)焊接面处于于热塑性状状态(加热)；(2)在一固定外外压力的作作用下实现现焊接(焊接压力)；(3)保持，冷却却直至接头头凝固结束束焊接(冷却)。2、热塑性塑塑料的焊接接原理3、热塑性塑塑料焊接方方法的分类类(表2)德国标准DIN191第3部分《塑料焊接方方法》表2塑料焊接方方法分类3、热塑性塑塑料焊接方方法的分类类(表2)德国标准DIN191第3部分《塑料焊接方方法》4、塑料焊接接设备见德国焊接接学会规程程DVS2207T3<热塑性塑料料板、管的的热风焊>。4.1热风焊设备备1)手工热风焊焊接设备所谓热风焊焊就是将热热风作为热热源(见图3)。2)机械热风焊焊接设备机械热风焊焊接设备用用热风作为为热源，也也称挤压式式焊接设备备。(图4)4.2加热元件焊焊接设备1)加热板式焊焊接设备德国焊接学学会规程DVS2207T1《m管、板加热热元件焊接接》规定了加热热板式焊接接方法。加热板为焊焊接热源。。加热板焊焊机主要由由恒温电加加热板(温度最高可可达270℃)、双面电动动平整切削削刀、对中中固定支架架、压力装装置等部分分组成。、、2)承插式焊接接设备承插式焊接接设备以加加热凸凹套套模为加热热元件提供供焊接热源源用于管道道焊接(图5)。3)热丝套筒式式焊接设备备热丝套筒式式焊接设备备的铜线圈圈通电后产产生焦耳效效应，使电电热丝发热热为热源。。该设备主主要由电源源控制箱、、热丝套筒筒和固定支支架等组成成，用于管管道焊接(图6)。4.3超声波焊接接设备超声波焊接接设备的主主要组成部部分：①超声波发发生器；②声波传递递压头；③振动声波波极和转换换器④底座；⑤压力机；；⑥控制装置置德国标准DINl320/4规定了听觉觉可辨认的的噪音为16HZ～16KHZ。工业中应应用的超声声波焊接设设备的频率率通常是在在20～40KHZ之间，超出出听觉范围围，可以不不采取防护护措施。4.4高频焊接设设备高频塑料焊焊机由高频频发生器，，带有滤波波器的高频频电路、匹匹配器、工工作装置、、控制装置置和电极组组成(图8)。作用:将网路低频频电能转变变成高频电电能，塑料料焊接经常常采用的工工作频率为为27.12MHZ，并且其偏偏差为土0.6％，这是国国际上认可可的工业频频率，其功功率一般为为0.6～150kW。PS，PP，PE不适用高频频焊接；硬硬PVC,软PVC,ABS,PA适用高频焊焊接。6、焊接工艺艺6.1热风焊6.1.1手工热风摆摆动焊(WF)德国焊接学学会规程DVS2207T3对此做了规规定所谓热风焊焊就是将热热风作为热热源。焊接接材料根据据需要可以以是焊条(硬)，也可以是是带状的(软)。焊接时将将焊条往坡坡口里压，，随着热风风的加热使使焊件坡口口侧和焊条条都处于热热塑性状态态，在外加加压力的作作用下实现现焊接。通通常软、硬硬PVC，PE均采用此法法焊接，焊焊接速度在