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钎焊工艺

时间:2019-11-13 16:25:29 编辑:小编 点击:

真空钎焊都包括哪些工艺,有什么优势?由沈阳北真为您解答,沈阳北真是一家真空炉生产厂家,专业生产真空钎焊炉,工艺成熟,技术先进 拥有几十项真空研发专利技术,售后无忧,联系电话:13998872066

钎焊工艺程序包括如下步骤:


  1. 套件的表面处理,包括除油污,淸除过垦 的氧化皮,有时还需要进行表面镀覆各种有利于钎 焊的金属。

  2. 装配和固定,以保证工件零件间的相互位置不变。

  3. 钎料和钎剂位置的最伎配置.使得液态钎 料能够在纵横复杂的钎缝中获得最理想的走向。

  4. 当钎料在工件表面《流不人钎缝时,有时 黑在母材上涂以阻流剂,以规范钎料的流向。

  5. IK确选择钎焊的工艺参数,包括钎焊温度、 升温速度、钎缝完成后的保温时间、冷却速度等。

  6. 钎焊后的淸洗,以除去可能引起腐蚀的钎 剂残留物或者影响轩缝外形的堆积物。

  7. 必要时钎缝连同整个工件还要进行焊后镀 覆,如镀其他惰性金属保护层、氧化或钝化处理、 喷漆等。

  8. 以上工序对不同钎焊母材对象是不同的。

接头的形式与钎料在钎缝中的流动性


  • 钎焊接头的形式各种各样,一般有关钎焊的手 册和书籍都有详尽的设计和绘制。归结起来对板材 或管材来说只有三种基本钎缝:断面-断面钎缝(如对接〉、表面-表面钎缝(如搭接)及断面-表面 钎缝(如T接>。实际上具体的钎缝往往并不是单一的。

  • 熔态钎料在钎缝中作直线流动,如果不考虑钎 料与母材的本性和相互关系,也不考虑钎剂的功 能,钎缝的毛细能力起着很大的作用。毛细能力又 与钎缝的类型和钎缝间隙的大小有关。一般来说, 间隙小的钎缝比间隙大的钎缝的直线流动性更好。 但也不是越小越好,钎缝间隙的最佳值在0.01? 0.2mm之间,具体数值视母材的种类而定。较大 的钎缝面(搭接面积大)会有更好的承载力。

  • 轧制的板材和拉拔的管材、棒材其断面组织和 表面组织有相当的不同。轧制板材的断面结构比较 疏松,晶界清晰;轧制或拉拔材料的表面结构则致 密光滑,晶粒受应力变形而晶界紧密。钎焊时钎料 对断面溶解和渗人程度明显大于对表面溶解和渗人 的程度。1钎料在表面-表面钎缝中的流动要优于在断面-断面钎缝屮的流动。后者有时会看到过母的 钎料往钎缝周围母材表面铺展而不流人钉缝。平向 对接就是这种情况,常不能形成带阏角的接头。

  • 图1-27所示为钎焊接头的几种某本类铟。图 l-27a为对接接头,也就是断面-断面的接头。这种 接久的钎焊工艺+伟,接头强度也足最差的,优点 是可以获得比较平滑的钎焊面。除钎料和母材结 合性能优异以及有特殊的需要以外,一般很少采用 这种连接方式。

  • 通常意义上的搭接(见图l-27b),并不只是 简单的表面-表曲铟结构的钎缝,在钎焊接头形成 后可以明显看出兼有断面-表面的结构;rfD'T接 (见图l-27c)除断面-表面铟钎缝外,也还兼有表 面-表面型的结构;纯粹表面-表_型的接头只有图 1-27中的6和〖;而图l-27d在钎缝的后侧还有形 成断面-表面型结构的可能。

  • 表面-表面型接头具有较大的搭接面,它具有 较大的承载力;但因钎缝断面面积较大,熔态钎料 的不规则流动常会使钎缝中夹渣或有空洞,这种情 况常以钎料箔夹在钎缝中实行“就地卧倒”的钎 焊方法。图l-27c的接头具有相对最小的钎缝断曲 积,又有断面-表面和表面-表面的混合结构,是钎 缝中毛细作用最强者,钉料在钎缝中的流动能力最 强。钎料在轩缝中做K距离流动时有自动排渣作 用,接头具有最佳的气密性。

  • 图\-21中基本类型的组合或变形组合可以演 变出种种的接头,例如,管与板的法兰接头是图1- 27c的变形组合;夹层结构或蜂窝结构则是图1- 27e的变形组合等。
     

加热方法


  • 一切能够使工件按照一定条件升温的热源均可 用作钎焊时的加热。例如火焰加热、盐浴加热、金 W浴加热、电阻加热、感应加热、电炉加热、气相 加热、红外加热、激光加热等U火焰加热是利用可燃气体(包括液体燃料 的蒸气)吹以空气或纯氧点燃后的火焰进行加热。 它的加热温度范围十分宽阔,从洒精喷灯的数苜度 到氧乙炔火焰的超过3000t;。火焰有两层结构, 外层淡蓝色的冠状焰是氧化焰,燃烧完仝、温度最 卨、富氧,过度加热容易使工件金属表面氧化;内 层深蓝色的焰芯是还原焰,温度较低、缺氧、富一 氧化碳,能保护金属免于氧化。过度缺氧的火焰呈 黄色,富含游离的微粒碳,容易渗碳的金属合金忌 用这种火焰加热。可燃气体燃烧产物都是C02和 高温水蒸气(氢氧焰只有水蒸气),无论是钎剂还 是钎料忌讳高温水蒸气者都应充分考虑这一因素。

  • 盐浴加热常称为盐浴钎焊13211286 [?。实际 上它是将熔化的钎剂作为加热介质。恒温控制,将 装配好钎料的工件浸入装满熔态钎剂的槽中,待钎 料熔化而完成钎焊。这种方法最大的优点是由于盐 梢的热容量很大,工件升温速度极快并且加热十分 均匀,特别是钎焊温度可作精密控制,有时甚至可 在比母材固相线只低2-的条件下钎焊u此外, 除了特殊情况,不需另加钎剂。缺点是焊后淸洗工 件上残余钎剂十分费事,盐浴蒸气和废水容易引起 污染,耗电也十分利害。

  • 金属浴加热实际上是将熔化的钎料当作加 热介质。恒温控制,将装配好的工件涂覆钎剂后, 浸人熔化钎料的液槽完成钎焊。这种方法最大的优 点是能够一次完成大童多种和复杂钎缝的钎焊。缺 点是T件表面除非做阻焊处理,否则将全部搪满钎 料。工业上某些散热器,如家用热水器中的换热器 的钎焊,以及电子工业中的波峰焊均属此类。

  • 电阻加热[2>1126<是利用电流通过钎焊接头 产生热量熔化钎料。这种接头需要装配紧密并施加 压力,以便电流通过。优点是升温极快;缺点是难 以适用于复杂形状的接头。

  • 感应加热?是利用高频或中频感应电 流加热,由高频或中频发生器输出的电能,经良好 匹配的感应线圈输给工件进行加热。这种加热方式 和所有加热方式都不同,不是由环境或介质将热帚 传给工件,而是由感应线圈将岛频或工频电能输给 金属工件,在工件中感应产生的涡流发热,因而可以说是用种工件&身发热的方法来熔化钎料并使 之铺展?感应钎焊的主耍难度在感应线圈(内通冷 却水的铜管线圈)的设计和工件间能量传输的匹 配。感应钎焊的优点是能童传输集中,升温极快, 可以在一个大型的系统上进行局部接头的钎焊。

  • 电炉加热,即通常称为炉中钎焊。这是应 用最为广泛的一种钎焊方法,用电阻丝或其他加热 元件加热炉膛,使在其屮的工件得以钎焊加热。炉 膛可以设计成各种形式1151,可以实施通入惰性气 体或其他活性气体而成为气体保护钎焊或气体钎剂 钎焊。可以做成气密的炉膛在真空条件下进行钎 焊,还可以做成隧道窑加气氛保护连续钎焊设W其他加热方法,如气相加热(蒸馒头方 式)[37]、红外加热(红外线热源用反射聚光镜集中 于焊点和激光加热等,这些方法多用于电子工 业的软轩焊。

工件的升温速度和冷却速度


  • 为了防止钎焊过程中产生接头和工件的应力变 形,控制工件的升温和冷却速度十分重耍。在钎焊 之前,应当采用退火材料,+用淬火材料。冷加工 过的材料也应先行退火。

  • 升温速度除了 1.5. 3节所述有调节钎剂和钎料 熔化温度区间的作用以外,还与材料的热导率、工 件尺寸有关。对那些性质较脆、热导率较低和尺寸 较序的工件不宜升温过快,否则将导致材料的开 裂,产生表Iftf与内部的应力差并导致变形等。这是 因为除了高频加热以外,工件的加热都是靠环境热 源的辐射和对流来进行的。提高升温速度往往靠提 高热源的温度来达到,这容易引起工件内外的温度 梯度差,从而产生上述的弊病。不过分提高工件环 境温度,而加强气氛的对流和循环来加强热传导, 以提髙升温速度是一种可取的方法,它还可以因此 提高加热的均匀性,这是隧道窑加热炉屮常采用的 一种方法。类似可取的是盐浴钎焊和金属浴钎焊。

  • 冷却速度对钎缝的结构有很大的影响。-般钎 焊过程完成以后,快速冷却有利于钎缝中钎料合金 结构的细化,从而加强钎缝的各种力学性能。这对 于薄壁、传热系数高、韧性强的材料是不成问题 的。相反,对那些厚壁、热导率低、性脆的材料, 则有和加热速度快时产生的同样弊病。

  • 较慢的冷却速度有利于钎缝结构的匀化,这对一些钎料与母材能牛成固溶体的情况时比较突出u 例如Cu-P钎枓钎焊铜时,较慢的冷却速度使得钎 缝中含更多的Cu-P固溶体而较少一些Cu3P化合物 共晶。

  • 总之,要选择合适的加热或冷却速度,应该综 合考虑母材的性质、工件的形状与尺寸、钎料的特 点及其与母材的相互作用等条件。
     


钎焊接头的保温处理和结构的弥散


  • 钎焊过程完成以后,在适当的温度F进行保温 处理,有时会使钎焊接头组织均匀化而增加接头的 强度;但有时处理不当却又会破坏接头的组织,使 接头的强度大大降低,甚至自行断裂。

  • 当钎料的主组元和母材相同,而其他组元在母 材中有不大的固瑢度时,这种钎缝最适宜保温处理。例如,用A1-SH2钎焊铝合金3A21,钎料的熔 化温度为577T,钎焊温度为600弋,焊后在原温 度下经历不同保温时间后,钎缝的金相如图1-28 所示[39]。图l-28a所示为未经保温处理钎缝的金 相;图l-28b、c、d分别所示为经过lmin、3min和 7min保温后的钎缝。可以看出,随着时间的延长, 熔态共晶钎料沿晶界的渗人而深化,钎缝弥散变 宽,共晶硅有集聚成较大晶粒的倾向。保温7min 以后,共晶硅几乎全消失,钎缝组织中只剩下不连续的硅晶粒,金相意义上的钎缝实际已不复存在。 这种现象的产生是因为Si在AI中600t时的固溶 度<1% (质量分数>,钎料中的Si不可能全部固 溶人AI内形成固溶体。此时小的晶粒因表面能大 而固溶,较大的晶粒因表面能较小而进一步沉积长大。很明显,具有图l-28d结构的接头其各种性能 要优于图l-28a的。

  • 和用Al-Si共晶钎料钎焊铝的情况类似,用 Cu-p钎料在soot钎焊纯铜,保温延长也会观察到 类似的现象,不过分散相是Cu3P。

  • 母材和钎料之间如果有金属间化合物生成,这 个金属间化合物的第一主成分和母材相同,其他的 主成分和母材又有一定的固溶度,经过保温处理也 会使这个金属间化合物减少乃至消失。

  • 钎料的第一主成分和母材相同,而其他的成分 和母材有很大的固溶度时,经保温处理后,随若保 温时间的增加,钎缝将会被固溶体不同程度地充 满。例如,用H62(Cu62Zn)钎料钎焊铜,并在 950T保温后,即可看到这种情况,钎缝被Cii-Zn钎焊铝,在大于500弋保温;fflln钎焊铜,在 大于TOOT保温;用Cu钎焊镍,在1300尤以上保 温;用03钎焊铝,大于30T保温等。在遇到这种 情况时,应该尽量降低温度和缩短操作的时间。

  • 以上所述的保温效果,不管是正面的还是负面 的,都在于钎料的主成分与母材有必要的固溶度。 在钎料和母材间完全没有固溶度的情况下,即使再 长时间的保温处理,也不会有结构弥散的现象产生Zn钎焊铝,在大于500弋保温;fflln钎焊铜,在 大于TOOT保温;用Cu钎焊镍,在1300尤以上保 温;用03钎焊铝,大于30T保温等。在遇到这种 情况时,应该尽量降低温度和缩短操作的时间。

  • 以上所述的保温效果,不管是正面的还是负面 的,都在于钎料的主成分与母材有必要的固溶度。 在钎料和母材间完全没有固溶度的情况下,即使再 长时间的保温处理,也不会有结构弥散的现象产生。


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