焊工（中级） 课件 项目4 钎焊

焊工（中级）项目4钎焊4.1钎焊基本原理及工艺4.1.1钎焊的基本原理1.液态钎焊的填隙原理（1）钎料的润湿作用润湿就是液态物体与固态物体接触后相互黏附的现象。4.1钎焊基本原理及工艺1）钎料和母材的成分。2）钎焊温度。3）母材表面氧化物。4）母材表面粗糙度。5）钎剂。6）焊件间隙。（2）钎料的毛细流动钎焊时，液体钎料要沿着间隙去填满钎缝，由于间隙很小，如同毛细管，所以称之为毛细流动。2.钎料与母材的相互作用（1）母材向钎料的溶解钎焊时一般都会发生母材向液体钎料的熔解过程，可使钎料成分合金化，有利于提高接头强度。（2）钎料组分向母材扩散钎焊时，也出现钎料组分向母材的扩散。4.1钎焊基本原理及工艺（3）钎焊接头的显微组织由于母材与钎料间的熔解和扩散，改变了钎缝和界面母材的成分，使钎焊接头的成分、组织和性能同钎料及母材本身往往有很大的差别。1）固溶体。2）化合物。3）共晶体。4.1.2钎焊的工艺1.焊件表面准备（1）清除油脂清除焊件表面油脂的方法包括有机溶剂脱脂、碱液脱脂、电解液脱脂和超声波脱脂等。（2）清除氧化物清除氧化物可采用机械方法、化学方法、电化学方法和超声波方法。（3）母材表面镀覆金属在母材表面镀覆金属，其目的主要是：4.1钎焊基本原理及工艺1）改善一些材料的钎焊性，增加钎料对母材的润湿能力。2）防止母材与钎料相互作用从而对接头产生不良影响，如防止产生裂纹，减少界面产生脆性金属间化合物。3）作钎料层，以简化装配过程和提高生产率。4）涂覆阻流剂。2.装配和定位3.钎料的放置4.1钎焊基本原理及工艺4.钎焊焊接参数的确定（1）钎焊温度钎焊温度是钎焊过程最主要的焊接参数之一，在钎焊温度下，除了钎料熔化、填缝和与母材相互作用形成接头外，对某些钎焊方法（如炉中钎焊等），还可完成钎焊后的热处理工序（如固溶处理等），以提高钎焊接头的质量。（2）保温时间保温时间视焊件大小、钎料与母材相互作用的强弱程度而定。（3）加热速度和冷却速度加热速度对钎焊接头质量也有一定的影响。5.钎焊后清洗6.钎焊的检验方法（1）外观检查外观检查是用肉眼或低倍放大镜检查钎焊接头的表面质量，如钎料是否填满间隙，钎缝外露的一端是否形成圆角，圆角是否均匀，表面是否光滑，是否有裂纹、气孔及其他外部缺陷。4.1钎焊基本原理及工艺（2）表面缺陷检验表面缺陷检验法包括荧光检验、着色检验和磁粉检验。（3）内部缺陷检验主要采用射线检验、超声波检验和致密性检验。4.2液态钎焊对母材的润湿与铺展4.2.1液态钎焊对母材的润湿4.2.2液态钎焊对母材的铺展4.3钎焊接头的形式及设计4.3.1钎焊接头的形式1.对接接头2.搭接接头3.局部搭接化的接头4.钎焊接头的搭接长度4.3钎焊接头的形式及设计4.3钎焊接头的形式及设计4.3.2钎焊接头的装配间隙4.4钎焊材料的选择1.钎料（1）对钎料的基本要求钎焊时焊件是依靠熔化的钎料凝固后连接起来的。1）钎料应具有合适的熔点。2）钎料对于被钎焊金属应具有良好的润湿性，并能透过小的间隙沿钎焊金属表面很好地流动，能充分填满钎缝间隙。3）钎焊时，钎料与基本金属之间应能发生一定的扩散和熔解，依靠这些扩散和熔解使钎焊接头处形成牢固的结合。4）钎料与基本金属的物理性能，尤其是线胀系数应尽可能相接近，否则易引起较大的内应力和钎缝裂纹，甚至脱裂开来。5）钎料内不应含有易蒸发、有毒或其他能伤害人体的元素，并尽量少用贵重金属和稀有元素，以利于降低成本和推广使用。6）钎料金属应不容易氧化，或形成氧化物后易于清除。4.4钎焊材料的选择7）钎料本身应熔制造方便，最好具有良好的塑性，以便加工成板、箔、丝、条、粒、棒、片、粉等各种需要的形状，也可根据需要以特殊形状，如环等成形钎料或膏状供应，以便于生产使用。（2）钎料的分类钎料通常按其熔点的高低分为两大类。1）软钎料。2）硬钎料。（3）钎料的型号4.4钎焊材料的选择（4）钎料的种类1）锡铅钎料。2）铝用软钎料。4.4钎焊材料的选择4.4钎焊材料的选择3）铝基钎料。4.4钎焊材料的选择4）银钎料。4.4钎焊材料的选择5）铜及黄铜钎料。4.4钎焊材料的选择2.钎剂（1）钎剂的作用1）清除钎焊金属和液态钎料表面的氧化膜以及油污等脏物。2）在钎焊过程中，抑制母材和液态钎料的再氧化，覆盖在钎焊金属和熔化钎料的表面，隔绝空气对它们的氧化。3）改善钎料对钎焊金属表面的润湿性。（2）对钎剂的要求为了达到上述作用，钎剂必须：1）应能很好地溶解或破坏钎焊件和钎料表面的氧化膜。2）钎剂的熔点和最低活性温度应稍低于（低10~30°C）钎料的熔化温度。3）钎剂的作用温度应比钎料的熔点稍低，所谓作用温度是最易溶解氧化物和其他化合物的温度范围。4）钎剂在钎焊温度下应具有足够的流动性，以便能均匀地沿钎焊金属表面流动并薄薄地覆盖在钎悍金属和钎料表面上，从而可以有效地防止它们氧化。4.4钎焊材料的选择5）钎剂及其生成物不应对钎焊金属和钎缝起腐蚀作用，其挥发物的毒性要小。6）钎剂及其清除氧化物后的生成物的密度应尽可能小，有利于浮在表面呈薄层覆盖住钎料和钎焊金属，有效地隔绝空气，同时也易于排除，不致在焊缝中成为夹渣。7）钎焊后钎剂的残渣应容易清除。（3）钎剂的分类与牌号钎剂的分类通常与钎料的分类相对应，可分为软钎剂和硬钎剂两大类。（4）钎剂的种类1）一般用途软钎剂。4.4钎焊材料的选择2）铝及铝合金用软钎剂。4.4钎焊材料的选择3）铜基和银基钎料用钎剂。4.4钎焊材料的选择4）铝基钎料用钎剂。3.钎料及钎剂的选择1）应考虑钎料与母材的相互作用，钎料能润湿母材并形成良好的焊接接头。2）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接头，可用软钎料。3）对要求抗腐蚀性好的铝钎焊接头，应采用铝硅材料钎焊；铝的软钎焊接头应采用保护措施。①尽量选择钎料的主成分与母材主成分相同的钎料，这样两者必定具有良好的润湿性。②钎料的液相线要低于母材固相线至少40~50°C。4.4钎焊材料的选择③钎料的熔化区间，即该钎料组成的固相线与液相线之间的温度差要尽量小，否则将引起工艺困难，温度差过大还易引起熔析。④钎料的主要成分和母材的主成分在元素周期表中的位置应尽量靠近，这样引起电化学反应较小，接头抗腐蚀性好。⑤在钎焊温度下，钎料具有较高的化学稳定性，即具有较低的蒸气压和氧化性，以免钎焊过程中钎料成分发生变化。4）钎料本身最好具有良好的成形加工性能，可以根据工艺需要做成丝、棒、片、箔、粉等型材。4.4钎焊材料的选择4.5钎焊的工艺操作技术4.5.1钎焊前清理4.5钎焊的工艺操作技术4.5钎焊的工艺操作技术4.5.2钎焊温度4.5.3钎焊后的清理4.6钎焊接头的缺陷、产生原因及预防措施4.6钎焊接头的缺陷、产生原因及预防措施4.7钎焊安全技术操作原则4.7.1钎焊操作中的通风1）钎焊操作中通常采用的有效防护措施是室内通风。2）通常生产车间通风换气的方式有两种：自然通风和机械通风。3）当钎焊过程中产生大量有害物质，难于用局部排风排出室外时，可采用全面排风的办法加以补充排除。4.7.2钎焊操作中对有毒物的防护1）当钎焊金属和钎料中含有毒性金属成分时，要严格采取防护措施，以免操作者发生中毒，这些金属包括铍、镉、铅、锌、氟化物、清洗剂等。2）铍在原子能、宇航和电子工业中应用价值很高，但它毒性大，钎焊时要特别重视安全防护措施。3）镉通常是了改善钎焊工艺性在钎料中加入的元素，加热时易挥发，可从呼吸道和消化道吸入人体，积蓄在肾、肝内，多经胆汁随粪便排出，短期吸入大量镉烟尘或蒸气会引起急性中毒，长期低浓度接触镉烟尘蒸气，会引起肺气肿、肾损伤、嗅觉障碍症和骨质软化症等。4.7钎焊安全技术操作原则4）铅是软钎料中的主要成分，加热至400~500°C时即可产生大量铅蒸气，在空气中迅速生成氧化铅，铅及其化合物有相似的毒性，钎焊时主要是以烟尘蒸气形式经呼吸道进入人体，也可通过皮肤伤口吸收。5）锌及其化合物氯化锌在钎焊时，锌和氯化锌会挥发生成锌烟，人体吸入可引起金属烟雾热，症状为战栗、发烧、全身出汗、恶心头痛、四肢虚弱等。6）在使用含有氟化物的钎剂时，必须在有通风的条件下进行钎焊，或者使用个人防护装备。当用含氟化物钎剂进行浸沾钎焊时，排风系统必须保证氟化物环境浓度在规定范围内，现行国家规定最大允许浓度为1mg/m3。7）在钎焊前清洗金属零件时，所采用的清洗剂，其中包括有机溶剂、酸类和碱类等化学物质，在清洗过程中会挥发出有毒的蒸气，要求作业场所通风良好，达到国家规定要求，以保证操作者的安全。4.7钎焊安全技术操作原则4.7.3钎焊安全技术操作规程1）目视检查钎焊工具：焊枪、减压器、气管、焊剂瓶、点火器等，保证其完好。2）用发泡剂检查钎焊工具各连接部位是否有泄漏，要保证无泄漏。3）按规定穿戴劳动保护用品，不要穿戴油污的工作服、手套。4）点火时必须十分注意，切勿将火焰朝向人。5）作业完成后，必须关闭液化石油气和氧气的阀门。6）液体焊剂瓶的安全装置必须齐全，并进行定期清洗，保持清净。7）液体焊剂量应处于焊剂瓶视镜的中部。8）液化石油气和氧气管道上使用的压力表，必须经检定合格且在有效期内。9）工装、夹具、工具等必须定置摆放。10）停止使用时，应先关闭乙炔调节阀，后关闭氧气调节阀。11）工作完毕后，应将橡胶软管拆下，焊炬或割炬放在适当的地方。4.8钎焊技能训练实例技能训练1铝及铝合金管火焰钎焊1.钎焊前准备（1）钎焊设备氧气、乙炔各1瓶。（2）焊枪H01-12型焊枪，4号嘴。（3）钎料牌号B-A167CuSi、直径力𝜙2mm，丝状。（4）钎剂牌号H701。（5）试件材质1060铝合金管件。（6）试件规格𝜙52mm×4mm+47.5mm×1.75mm，如图4-7所示。（7）焊接辅件氧气表、乙烘表、氧气胶管、乙炔胶管。（8）辅助工具活扳手、钢丝刷和锤子。2.试件装配4.8钎焊技能训练实例（1）焊前清理1）将铝管件放置在60~70°C温度的Na2CO，水溶液中清洗8~10min，然后用清水洗净。2）将待焊表面的氧化皮、油污、脏物等用钢丝轮（刷）、砂布或抛光的方法进行清理，直至露出金属光泽。3）将悍件表面去除氧化膜及光泽处理并风干后，立即进行钎焊，最迟应控制在4~6h内进行钎焊。（2）试件装配清理好的管件按图样规定进行装配，采用搭接接头，以增强接头抗剪切的能力。3.操作要点及注意事项1）将待钎焊件垂直放在平台上，并在钎焊件加热前，就将用水已调成糊状的钎剂刷涂在钎焊件的装配间隙位置。2）采用中性火焰加热待钎焊件，焊嘴与焊件加热区的距离应控制在65~80mm为好，火焰要均匀围绕焊件转动。3）当焊件温度接近焊剂H701的熔化温度（约500°C）时，将蘸有H701钎剂的钎料B-Al67CuSi星4.8钎焊技能训练实例圆环放在焊件上。4.8钎焊技能训练实例4）继续加热焊件，此时注意火焰不能直接加热钎料至熔化，以防熔化了的钎料流到尚未达到钎焊温度的焊件表面时被迅速凝固，使钎焊难以顺利进行，因此，在钎焊过程中，熔化钎料的热量应该从加热的焊件上得到为好。5）钎焊过程中，要注意钎剂、钎料、焊件的温度变化，因为钎剂、钎料的熔点相差不多，铝及铝合金焊件在加热过程中也没有颜色的变化，使操作者难以判断焊件的温度，要求有较丰富经验的操作者进行钎焊。4.钎焊后的清洗1）将钎焊后的焊件，先放在60~80°C的热水中浸泡10~15min，然后用硬质毛刷仔细清洗钎焊接头上的钎剂残渣，并用冷水进行清洗。2）将热水浸泡过的钎焊件，再放入质量分数15%的HNO3水溶液中浸泡30~40min，然后取出用冷水清洗干净即可。4.8钎焊技能训练实例技能训练2不锈钢管火焰钎焊1.钎焊前准备（1）钎焊设备氧气、乙烘各1瓶。（2）焊枪H01-12型焊枪，4号嘴。（3）钎料牌号BMn70NiCr，直径为𝜙2mm，丝状。（4）钎剂牌号FB1020。（5）试件材质20Cr13Mn9Ni4不锈钢管接头，如图4-9所示。（6）焊接辅件氧气表、乙炔表、氧气胶管、乙炔胶管。（7）辅助工具活叛手、钢丝刷和锤子。2.试件装配（1）焊前清理去除工件表面氧化膜时，对于小批量工件可4.8钎焊技能训练实例采用手工砂纸打磨的方法；对于大批量工件可采用喷砂或以下的酸洗方法，其中第一种溶液适合去除厚氧化膜，后两种溶液适合去除薄氧化膜。1）10%（质量分数）H2S04，15%（质量分数）HCI,5%（质量分数）HNO3，余量水。酸洗温度100°C，酸洗时间30s，然后用15%HNO3水溶液做光泽处理，溶液温度100°C，时间约10s。2）6%（质量分数）H2S04，10%（质量分数）HNO3，50g/LHF的水溶液。3）15%HNO3，50g/LNaF的水溶液。（2）试件装配清理好的管件按图样规定进行装配，采用搭接接头，以增强接头抗剪切的能力。（3）定位焊将装配好的不锈钢管件置于专用工作台上，用轻微的碳化焰进行定位钎焊。3.操作要点及注意事项（1）钎焊用中性焰或轻微碳化焰，火焰焰心距离钎焊件表面15~20mm，用火焰的外焰加热焊件。（2）钎焊后清洗大多数钎剂残渣对钎焊接头有腐蚀作用，也妨碍对钎缝的检查，需清除干净。4.8钎焊技能训练实例4.焊缝质量检验4.8钎焊技能训练实例技能训练3铜及铜合金管炉中钎焊1.钎焊前准备（1）钎焊设备炉中钎焊设备1台，设备示意图如图4-12所示。（2）钎料S-Pb60SnSb，直径𝜙2mm，丝状。（3）钎剂牌号FS205。（4）试件材质铜管接头。（5）辅助工具活扳手、钢丝刷和木锤。