1、关于钎焊焊接工艺报告doc关于钎焊焊接铜管件的工艺报告郭慧惠 2001年 11月20日1 钎焊： 钎焊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，将零件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相互溶解和扩散而实现连接零件的方法。 钎焊时并非任何液态金属均能填充接头间隙。也就是说，必须具备一定的条件，此条件就是润湿作用和毛细作用。1 钎料的润湿作用：润湿是液态物质与固态物质接触后相互粘附的现象。当液态处于自由状态下，为使其本身处于稳定状态，它力图保持球形的表面。而当液态与固态接触时，这种情况将发生改变，其变化取决于液体内部的内聚力和液固两相间的附着力的相互关系。如
2、果内聚力大于附着力，则液体不能沾附在固体表面上。当附着力大于内聚力时，液体就能粘附在固体表面，即发生润湿作用。钎焊时，熔态钎料如果不能粘附在固态母材的表面就不可能填充接头间隙；只有在熔态钎料润湿母材的情况下，填隙作用才有可能实现。衡量钎料对母材润湿能力的大小，可用钎料与母材相接触时的接触夹角大小来表示。液固两相的切线夹角即为润湿角。当0。90。时，可认为钎料能润湿母材。当90。370）还原性气氛中加工和使用；62黄铜的熔点是905，导热系数是108.68 w/mk，膨胀系数是20.610-6K-1。具有良好的机械性能，热态下塑性良好，冷态下塑性也可以，可切削性好，易钎焊和焊接，耐蚀，但易产生腐
3、蚀破裂，此外价格便宜，是应用广泛的一个普通黄铜品种；59黄铜价格最便宜，强度、硬度高而塑性差，但在热态下仍能很好地承受压力加工，耐蚀性一般，其它性能和H62相近；HSn70-1黄铜是典型的锡黄铜，在大气、蒸气、油类和海水中有高的耐蚀性，且有良好的力学性能，可切削性尚可，易焊接和钎焊，在冷、热状态下压力加工性好，有腐蚀破裂倾向。3、钎焊方法： 铜和绝大部分铜合金都有良好的钎焊性。原因是铜及铜合金有较好的润湿性，主要是氧化膜容易清除。只有部分含铝的铜合金，由于表面形成Al2O3膜较难去除，需要使用带腐蚀性的特殊活性钎剂去膜，给钎接工艺带来一些困难。此外，含铅的黄铜具有高温脆性，需要较严格控制钎焊温
4、度和加热速度。针对铜自身的这个特点，我们对其采用气体火焰钎焊焊接。火焰钎焊的特点是温度低，能量密度低，热能分散，使焊件受热面积大，变形严重，但焊接工艺简单，使用灵活，比较适用薄铜件的焊接，铜件的修补或不重要的构件的焊接上。缺点是手工操作时加热温度难掌握，因此要求工人有较高的操作技术。另外火焰钎焊是一个局部加热过程，可能会引起焊件的应力或变形。 焊接紫铜时，严格要求使用中性火焰。氧化性火焰会造成焊缝氧化和合金元素的烧损。还原性火焰中的一氧化碳会将火焰中的水蒸气还原成氢，而在高温下扩散进入金属，再与金属中的氧形成高压水蒸气，造成晶界疏松，即“氢病”。这样就使金属的塑性严重降低。无论如何，不能使用还
5、原性火焰。焊接黄铜时可以使用弱氧化火焰。因为此时会因焊缝表面被生成的氧化锌层覆盖，达到加强脱氢、改善锌的蒸发及对气孔的敏感性。4、钎料和钎剂： 我们目前采用的是牌号为L205的钎焊料，其中含磷5.0%7.0%，含银5.0%6.0%，熔点范围640800，强度519MPa。钎料中含银改善了漫流性，降低了熔点，提高了接头强度和塑性，是比较理想的钎料。另外钎料的润湿性也很好，接头具有很高的耐蚀性，但钎焊接头比较脆。钎剂是采用钎焊铜及铜合金最常用的硼砂。它的熔点只有743，在液态下有很强的化学去膜能力，能迅速与氧化铜、氧化锌反应生成硼酸的复盐变为熔渣。钎剂中的卤化物则是对熔池中氧化物起着物理溶解作用，
6、是一种很强的去膜剂。此外还起到调节焊剂熔点、流动性及脱渣性的作用。这类钎剂实际上是综合化学与物理去膜作用的强活性溶剂。5、装配间隙： 钎焊是依靠毛细力作用使钎料填满间隙的，因此必须正确选择接头间隙。间隙的大小在颇大程度上影响钎缝的致密性和接头强度。间隙过小，钎料流入困难，在焊缝内形成夹渣或未钎透，导致接头强度下降；接头间隙过大，毛细作用减弱，钎料不能填满间隙，也会使接头的致密性变坏，强度下降。 对采用Cu-P-Ag钎料钎焊铜及铜合金的接头而言，理想间隙是0.030.15mm。当然，我们目前的产品制造工艺还难以真正达到这样严格的要求。此外对于铜基钎料钎焊的接头，搭接长度通常取为薄件厚度的23倍。
7、我们目前选用的管件的厚度大多为1mm左右，所以钎料必须填隙23mm左右才能满足强度要求。针对我们目前的制造工艺情况，我们对接头的焊接间隙进行了试验，试验结果如下：紫铜与紫铜： 目前加工工艺能够保证间隙在0.030.15mm之间，而且从接头焊接的剖面可以看到紫铜对钎料的润湿性非常好,钎料填满整个接头间隙，达到工艺要求。紫铜与62黄铜： 当间隙在0.030.15mm范围时，钎料只能填隙1mm，远远达不到强度要求。针对这一情况我们对间隙进行了调整，把间隙调到0.2mm,并对其进行解剖试验。从剖面可以看出钎料填满整个接头间隙，钎缝长度达到4mm,达到工艺要求。59黄铜与HSn70-1黄铜： 当间隙在0
8、.050.2mm时，钎料几乎没有进入间隙。当把间隙调到0.25mm时，我们对5个焊接接头进行了解剖，解剖的数据如下：单位（mm）12345左侧填隙量2.201.701.801.982.00右侧填隙量1.682.402.103.041.78 当把间隙调到0.3mm时，我们也对5个焊接接头进行了解剖，解剖的数据如下：单位（mm）12345左侧填隙量2.801.181.002.001.10右侧填隙量2.762.862.502.202.40当间隙调到0.4mm时，对一个焊接接头进行了解剖，其左侧填隙量是2.60mm,右侧填隙量是1.38mm,效果一般，说明毛细作用已经开始减弱,再加大间隙已经没有意义。
9、对间隙0.25mm、0.35mm、0.4mm的焊接填隙量进行比较，0.25mm的效果最好。填隙量最大，而且填隙量比较稳定，剖面的气泡也比较少，所以把间隙调到0.25mm即能满足工艺要求，又能满足强度要求。6、焊前预处理： 吸附在钎料和工件坡口两侧30mm范围内表面的油脂、水分及其它杂质，以及金属表面氧化膜都必须进行仔细的清理，直至漏出金属光泽为止、这是避免焊缝出现气孔的最基本、最有效的工艺措施。清除油污最简便的方法是用有机溶剂擦净或洗净，一般可用乙醇或丙酮进行清洗。也有使用有机溶剂的蒸气、碱液清洗或电化学脱脂及超声波清洗等方法，但大多要求加热或污染环境，有的还需要复杂的设备，不适用于我们目前的
10、情况。清除表面氧化物可用机械方法，如砂布或砂轮打磨、喷沙、喷丸等，打磨后再用浸过有机溶剂的布来擦掉砂粒。打磨时正好也能使工件表面适当粗化，有利于钎焊时的毛细管作用，使钎料容易漫流进入间隙。当然，也不应该使表面过于粗糙。酸液清洗铜表面氧化物的方法（如用稀硫酸）过程较复杂，设备、器材成本高，操作不当时还会造成过度侵蚀，加以造成环境污染，所以最好不用。 7、火焰钎焊操作中的一些应该注意的问题：1 为了减少焊接内应力 ，防止出现裂纹、气孔、未焊透等缺陷，紫铜气焊时一般需要预热。对薄板、小尺寸工件的预热温度为400500，黄铜可适当降低。 2 加热时一定要先将母材加热到钎焊温度，然后让钎料在接触母材时受
11、热熔化而流动。不能直接对钎料加热，以免在母材温度不够高时钎料就已流入而使连接不完整。3 加热母材时要照顾管材厚度和体积的差别，火焰要多指向厚大件，少指向薄小件，尽量使它们同时达到需要的温度。另外，钎焊时加热时间不可太长，并且避免对同一接头进行多次加热。4 焊接时不能填料太多，焊接表面不能出现钎料堆积现象，钎料应该圆滑过渡。5 焊接黄铜时一定要使用钎剂。对于焊接时使用钎剂并进行预热的黄铜管件，在保证焊接工艺的情况下，当间隙量为0.25mm时，填隙量可以达到46mm。 8、钎焊接头的缺陷：1 填隙不良，部分间隙未被填满产生原因：（1） 接头设计不合理，装配间隙过大或过小，装配时零件歪斜。（2） 钎
12、剂不合适，如活性差，钎剂与钎料熔化温度相差过大，钎剂填隙能力差等；或者是气体保护钎焊时气体纯度低，真空钎焊时真空度低。（3） 钎料选用不当，如钎料的润湿作用差，钎料量不足。（4） 钎料安置不当。（5） 钎焊前准备工作不佳，如清洗不净等。（6） 钎焊温度过低或分布不均匀、2 钎缝气孔产生原因：（1） 接头间隙选择不当。（2） 钎焊前零件清理不净、（3） 钎剂去膜作用或保护气体去氧化物作用弱。（4） 钎料在钎焊时析出气体或钎料过热、3 钎缝夹渣产生原因：（1） 钎剂使用量过多或过少。（2） 接头间隙选择不当。（3） 钎料从接头两面填缝。（4） 钎料与钎剂的熔化温度不匹配。（5） 钎剂比重过大。（6
13、） 加热不均匀。4）钎缝开裂产生原因：（1） 由于异种母材的热膨胀系数不同，冷却过程中形成的内应力过大。（2） 同种材料钎焊加热不均匀造成冷却过程中收缩不一致。（3） 钎料凝固时，零件相互错动。（4） 钎料结晶温度间隔过大。（5） 钎缝脆性过大。5）母材开裂产生原因：（1） 母材过烧或过热。（2） 钎料向母材晶间渗入，形成脆性相。（3） 加热不均匀或由于刚性夹持工件而引起过大的内应力。（4） 工件本身有内应力而引起的应力腐蚀。（5） 异种母材的热膨胀系数相差过大，而其延性又低。6 钎料流失产生原因：（1） 钎焊温度过高或保温时间过长。（2） 钎料安置不当以致未起毛细作用。（3） 局部间隙过大。7 母材被溶蚀产生原因：（1） 钎焊温度过高，保温时间过长。（2） 母材与钎料之间的作用太强烈。（3） 钎料量过大。
