钎焊方法及工艺

1、1、钎焊方法及工艺IWE-3/1.22-23-1.1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每*才的方法。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 C900 C软

2、钎焊硬钎焊高温钎焊焊接与硬钎焊温度分布的比较:ATAT;*】 12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。罷齬畐黠薦熔态钎料的填充过程及钎(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。 13钎焊方法分类根据所使用的热源来命名及分类， 见表1。钎焊方法主要特点川途烙铁钎焊设备简单、

3、灵活性好，适用于微细钎焊需使腑剂只能用于软钎伸，钎悍小件火焰務故繃单，灵活性好控制皺困难，酬技槪求较高務小件金属浴時加热快，能糯确控制温度针料消耗大,晰处理复杂肝 删及其批匙产盐浴耕加热快，能精确控制温度设备费用高，烬后需砌清洗用于批量生产，不能般闭工件气相钎焊能删控制皺,加热沟匀,昭质量高成本高只用于軟钎焊及其批量生产波觀焊生产率高钎料损耗较大电阻钎焊加热快,生产率高,成本较低控制温度困瓶工件形状、尺寸受限軒悍小件感应钎焊加热快，钎焊质量好温度不能翩控制,工件形状受限批量钎焊小件保护气体炉m确控制脱 加热均匀,变形 小，-般不用钎剂,钎焊质最好设緞川较高，加热漫軒料利工件 不宜含大量易挥发元

4、素大、小件的批量生产,多聯工 件狮焊其空炉中针能馴控制蹴加热騎，变形 小准辦耕的髙温合金,不用设备烈高制聊工件不宜含较多的 易挥发元索重要工件T件表面准备-r钎焊后淸洗以确保零件之间的相互位置的固定。 14典型钎焊方法介绍1）清除油污：可用有机熔剂去除如酒精，汽油，四氯化碳，二氯化烷 等大批生产可在有机熔剂中脱脂也可 在碱溶液中清洗.2）清除氧化物：可用机械方法，化学 浸蚀法和电化浸蚀法3）母材表而预镀覆金属：以改善钎灼 性如铜表面预镀覆银锡等大多数的钎焊方法（除火焰钎焊和烙铁钎焊外）都足将钎料预先安賈在接 头上，女置原则是尽可能利用钎料的重力和毛细作用來促进钎料填滿问隙。山氧化铝、氧化钛或氧

5、化镁等稳定的氧化物加粘结剂组成。主要参数是钎焊温度和保温时间，T钎通常为高于钎料液相线温度 25-60*Co也有例外，结晶温度间隔宽的钎料，可等丁或低丁钎料的相线， 像基钎料应等于钎料液相线1009以上。保温时根据工件大小和钎料与母材 的相互作用剧烈程度而定。水（用丁右机酸及盐钎剂钎剂） 16钎焊接头设计-(1)设计原则：首先考虑接头强度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； 接头问隙等。 (2)接头设计时应注意的几点搭接长度，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：5b母材的拉接强度(MPa)5钎焊接头的拉剪强度(M Pa) 5母材厚度a安全参数在

6、生产实践中,银基、铜基、镰基等强度较高的钎焊的接 头，搭接长度通常取为薄件厚度的2 3倍；锡铅等软钎料钎焊的接头，可取为薄件厚 度的45倍，但不希望搭接长度大于是 15mm。因为此时钎料很难填满问隙，往往 形成大量缺陷。由于工件的形状不同，搭接接头的具体形 式各不相同。图3平板钎焊接头形式 XXMNNKX amhJ图3平板钎焊接头形式图4管件钎焊接头形式图4管件钎焊接头形式e)wWVWIX图5 T型和斜角钎焊接头J)图6端面密封接头管或棒与板的接头形式a) 一些典型接头b)a)c)a) 一些典型接头b)接头与载荷关系问题接头设计时应避免再载荷作用下接头处发 生应力集中，另外在受撕裂、冲击、振动

7、 等载荷作用时也应特别注意接头设计的合 理性。图9列举了一些实例。a) 一些典型接头b)不合厦.，吟勺台希0 :不令合J1迪 A 孝 x9 不含於 b/ _lZJi tjS vj不舍理9sC)图9受动载或重载荷接头的合理设计或不合理设计（15开设工艺孔工艺孔是指为满足工艺上的要求而在接头上 开的孔。钎焊时空气受热膨胀空气有可能阻 碍钎料的填隙，也可能使已填满问隙的钎料 重新排列，见图10。向隙宽度接头间隙间隙的大小在很大程度上影响钎焊接头强 度和钎缝的致密性。由于钎焊是靠毛细力作用使钎料填满间隙 的。间隙过小，钎料流入困难，在钎缝内形成 夹渣或未钎透，导致接头强度下降：间隙过大，毛细作用减弱，

8、钎料能填满间 隙，也会使接头的致密性变坏，强度下降。 (3)钎焊接头质量检验钎焊接头缺陷a、填隙不良、部分间隙未被填满；b、钎缝气孔；C、钎缝夹渣；d、钎缝开裂；e、母材开裂；f、钎料流失；g、母材被溶蚀。接头检验方法a、外观检查；b、表面缺陷检查；c、内部缺陷检查：包括X射线和，丫射 线、超声波和致密性检验。2、钎焊材料 2.1对钎焊材料的基本要求a）合适的熔化温度范围，一般比母材的熔化 温度低；b）在钎焊温度下具有良好的润湿作用，能充 填充接头间隙；c）与母材的物理、化学作用应保证它们之问 形成牢固的结合；d）成份稳定尽可能减少钎焊温度下元素的损 耗：少含或不含稀有金属和贵重金属；e）能满

9、足钎焊接头物理、化学及力学性能等 要求。 2.2钎料的分类（重点）两大类：软钎料（易熔钎料，熔点低于450C）； 硬钎料（难熔钎料，熔点高于450C） o软钎料主要包括：钮基、錮基、锡基、镉基、锌基和铅 基等钎料。硬钎料主要包括：铝基、银基、铜基、猛基、鎳基、金基、 耙基、镁基、钮基和钛基等钎料。 2.3钎料型号(牌号)表示方法 (1)相关标准及规定 (P8/12)2.4典型钎料简介软钎料（熔点低于450*（2的钎料） 锡铅钎料软钎料中应用最广的一种。髓铅合金含Sn6 1.9%时，即形成熔点为他C的蠶豔铅嚳蠶醜翳鍛勰賈强度和锡铅合金中有时加入铢，用以减轻钎料在液态时的 氧化程度，并提高接头的热

10、稳定性。含铢一般控制 在3%以下，以免钎料发脆。若加入银可使晶粒细 化并提高而3腐蚀社。GB3131-88)O锡铅钎料工作温度不能太高，当温度高于100%时； 翳關加黠的锡铅料在低温下有冷脆性。 (2)硬钎料硬钎料由于强度高，可用于钎焊受力构件, 应用愈来愈广，钎焊钢和铜用的银基钎料和铜基钎料，钎焊铝用的铝基钎料等高温场合鎳基钎料愈来愈受到人们的重视。铜基钎料铜基钎料由于其经济性好，在钢、合金钢、 铜和铜合金的钎焊方面获得了广泛的应用。 标准GB64I8-93中将铜基钎粉分为铜，铜锌 和铜磷钎料。银基钎料银基钎料是应用最广泛的一类硬钎料，由于 熔化温度不很高，能润湿很多金属，并且有 良好的强度

11、、延性、导热性、导电性和抗腐 蚀性。广泛应用于钎焊低碳钢、结构钢、不 锈*冈、铜及铜合金、址筏合金、难熔金扁警。钎剂钎剂的主要用途：去除母材和液态钎料表 而上的氧化物，保护母材和钎料在加热过 程中不致进一步氧化以及改善钎料对母材 表高的润湿能方。钎剂应具备以下条件：具有足够的去除母材及钎料表面氧化物 的能另;熔化温度及最低活性温度略低于钎料的 熔化温度；在钎焊温度下具备足够的润湿能力。有关钎剂方面已纳入国家标准的有:GB/T15829.1-1995软钎焊用钎剂分类;标记与包装GB/T15829.2-1995软钎焊用钎剂树脂类钎剂GB/T15829.3-1995软钎焊用钎剂有机物类钎剂无机物类钎

12、剂GB/T15829.4-1995软钎焊川钎齐！JJB/T6045 -1992硬钎焊用钎剂3、各种材料的钎焊 (1)材料的钎焊性是指材料对钎焊加工的适应性，即材料在一定 的钎焊条件下获得优质接头的难易程度。 1)钎焊性的好坏首先与材料表面形成的氧化 物成分及其去除的难易程度有关。例如铜和铁表面氧化物的稳定性低容易去除， 故钎焊性好；銘的氧化物稳定性高，不易去除, 含縮的金属必须采用活性大的钎剂或纯度高的 还原性气体才能将其除去。铝的氧化物更难去 除，相对来说，铝的钎焊性就差。 2）钎焊性的好坏还表现在钎焊加热温度对工 件扌才*斗轴织文性能的影响上。例如，硬铝LYI2的固相线温度相当低，目 前还

13、没有合适的钎料使其在硬钎焊时不发生过 烧，故钎焊性差。 3）钎焊性的又一重要标志是钎料对它的润湿 作用。多数钎料对铜、钢的润湿作用都比较好，对钮、 钩的差。前者钎焊性好，后者钎焊性差。 4）钎焊性好坏又与工件材料同钎料作用后的 产物性能有关。钛和钛合金同大多数钎料作用会在界面区形成 脆性化合物相，故钛的钎焊性差。又如，低碳钢在炉中钎焊时对保护气氛的 纯度要求较低，而含铝、钛等元素的高温 合金只有在真空钎焊时才能获得良好的钎 焊接头。总之，钎焊性不但取决于材料本身，而且 与钎料、钎剂和钎焊方法有关，故必须根 据具体情况进行评定。 (2)钎料的选择原则使用要求；钎料与母材的互匹配；经济角度等方面进

14、行全面考虑。表4给岀了各种材料组合适用的钎料。钎料的选择具体从以下几个方面考虑：从使用要求出发，对钎焊接头强度要求不 高和工作温度不高的可用软钎焊，对要求导电性好的电气零件，应选用含锡量 高的锡铅钎料或含银量高的银基钎料：选择钎料时，应考虑钎料与母材的相互作 用。选择钎料时还应考虑钎焊加热温度的影响。 钎焊加热方法对钎料选择也有一定的影响。从经济观点出发，Enl3133(2000)ENI3134(2000)ENI2797(2000)ENI2799(2000)prENI 8279(2003) 4、钎焊的质量控制与熔化焊的质量控制一样，钎焊的质量控制越来越 被各个国家所重视，在欧洲已经颁布了许多相

15、关的 标准和规程，包括钎焊接头的检验，钎焊的工艺评 定，钎焊操作人员的培训及考试认证等方面，本节 仅将相关标准及规程列举如下。硬钎焊硬钎焊工的考试硬钎焊硬钎焊工艺评定 硬钎焊焊钎焊接头的破坏性检验 硬钎焊硬钎焊接头的非破坏性检验 硬钎焊接头中的不规则性(缺陷)评定DVS Richtlinie-1183(2002)金属材料钎焊培训课程1、塑料的类型塑料是一种以高分子量合成树脂为主要成份的人工 合成材料（合成树脂是高分子化合物，也称聚合 物。）生产塑料的原料含有碳，如石油、天然气、木材、 煤、乙烷等，则它属有机化学范畴。在这些物质中 存在不饱合键，如单个分子、单体的乙烯、氯乙烯 等。这些单分子、单

16、体的物质可以通过化学反应形 成多分子（也称大分子）多体物质，如聚乙烯（PE）、 聚氯乙烯（PVC）o由单分子结构的物质（大多为气态 或液态）转变成多分子结构的物质这一过程称为聚 合作用。塑料的结构是由链状分子构成，或称纤维 状分子。与棉花的网状纤维相类似，是无 序卷绕状。根据分子链的构造，塑料可分 热塑性塑料、弹性塑料（合成橡胶）和热固性 塑料（图1）。非交联链状分子 类型：热塑性塑料粗网目的交联链状分子 类型：弹性塑料（合成橡胶）细网目的交联链状分子 次型：热固性塑料在室温下.通常处于软到硬、韧状态不能熔化，可膨胀及不溶解. 在室温下，通常处于弹性、软 状态。不能熔化.不能膨胀及不溶解。 在

17、室温下.通滋处于皎状态.在实际中，人们使用的塑料不是纯塑料，而是添加 了些辅助材料，如稳定剂、强化剂和着色剂等。由 此获得特殊性能和降低成本。（1）热塑性塑料通过链分子的“卷绕作用，即分子运动的阻碍 作用，塑料在受热时，不象水那样只处于一种固定 的液态形式，而是处于不同状态的变化之中，即： 硬一弹塑料一热塑性，达到热塑性状态，就可焊接。在一定温度下，热塑性塑料可以达到热塑性状态乃 至熔融流动，冷却后，又变成一定的形状。热塑性 塑料加工成型方便，在固体状态也有一定的可塑性, 能象金属一样进行冷加工。由于热塑性塑料具有这 些性能，故适宜于进行二次或多次加工，也可以进 行焊接由于分子结构不同，其材料

18、的强度性能也 不同。非规则的卷绕：非结晶型如玻璃透明非结晶区结晶型：乳状（不透明）图2热塑性塑料的构造热塑性塑料温度升高时开始变软，温度降低 时恢复原有状态，等温度达到热塑性温度后, 则可以进行焊接。这就是说，纤维状分子在 力的作用下产生运动，使材料发生形变成为 可能。冷却后，热塑性塑料就凝固成新的形 状。然而，如果对他重新进行加热，则具有 重新恢复原来形状的趋势（恢复能力）。溶解物质的作用也可以使接头表而达到热塑 性状态，从而使焊接成为可能。 （2）弹性塑料该类塑料由于内部结构的原因（粗网目交联链 状分子结构），而不能熔化，不能达到热塑性 状态，故不具备可焊性。（3）热固性塑料 这类塑料由于

19、内部结构的原因（细网目交 联链状分子结构）在受热时不会变软，一直 处于硬状态，直到破坏，因此不具备可焊 性。从另一角度看，能够进行焊接的塑料, 其材料熔化指数MFI应在某一范围。德国标准DIN53735对此做了规定。在DIN 16776中给岀了 MFI的分类组别。德国焊接 学会规程2201TI给出了 HDPE熔化指数在 005010时可以焊接，每一种塑料都相对 应一熔化指数（表1）。2、热塑性塑料的焊接原理热塑性塑料在热塑性状态和压力的作用下就 可实现焊接。是机械连接（二个焊件纤维状分子互相非规则 的謠绕）。通常仅相同类型的塑料可以焊接。热塑性塑料的焊接原理是： （1）焊接面处于热塑性状态（加

20、热）； （2）在一固定外压力的作用下实现焊接（焊接压 力）； （3）保持，冷却直至接头凝固结束焊接（冷却）。 3、热塑性塑料焊接方法的分类（表2）德国标准DIN 191第3部分塑料焊接方法表2塑料焊接方法分类脱方法主娥头孤JWifi （锁自动）S、T、01接在禅件z砌勖朋畅曲S、U元件OS在轉的内、tlUim11am肋1航腔呵二忧緬ifi0 ()3、热塑性塑料焊接方法的分类（表2）德国标准DIN 191第3部分塑料焊接方法r焊接方法获得塑秋态齡主要接头形式热风加热（手动、自动）S、T、U加热1接加热板删接在解Z间放置加热板加热S、U元件在外件虢、俪放賈加热元件加热0热纯简式脱电热绷热UL热合麟

21、朋曲元件在-或二个様而加热（1 （勰）超声删接逍过（内、外）摩擦加热S、T通过电介质逆散加热U （飙）1硼接通曲转酬S I溶删接迪过邮溶剂麒在冷却状 敬成塑也然后施加压力S、T、1）板、m I激耕接通过妣加热S、T、1114、塑料焊接设备见德国焊接学会规程DVS2207T3热塑性 塑料板、管的热风焊。 41热风焊设备 1）手工热风焊接设备所谓热风焊就是将热风作为热源（见图3）。 2）机械热风焊接设备机械热风焊接设备用热风作为热源，也称 挤压式焊接设备。（图4）42加热元件焊接设备1）加热板式焊接设备德国焊接学会规程DVS2207T1m管、板加热元 件焊接规定了加热板式焊接方法。加热板为焊接热源

22、。加热板焊机主要由恒温电加 热板備度最咼可达270C）、双面电动平整切削刀、 对中曲定支架、压力装置等部分组成。、2）承插式焊接设备承插式焊接设量以加热凸凹套模为加热元件提供 焊棲热源用于譽道焊接（图5）。3）热丝套筒式焊接设备热丝套筒式焊接设备的铜线圈通电后产生焦耳效 应，使电热丝发热为热源。该设备主要由电源控 制箱、热丝套筒和固定支架等组成，用于管道焊 接（图6）。4.3超声波焊接设备超声波焊接设备的主要组成部分：超声波发生器；声波传递压头；振动声波极和转换器底座；压力机；控制装置德国标准DINI 320/4规定了听觉可辨认的噪音为 16HZ-16KH乙 工业中应用的超声波焊接设备的 频率通常是在2040KHZ之间，超出听觉范围， 可以不采取防护措施。 4.4高频焊接设备高频塑料焊机由高频发生器，带有滤波器 的高频电路、匹配器、工作装置、控制装 置和电极组成（图8）。作用：将网路低频电能转变成高