技術交流《工業(yè)加熱》第35卷2006年第4期釬焊工藝及設備呂靜茹(西安電爐研究所,陜西西安71001)摘要:爐中釬焊應用十分廣泛,具有其它焊接方式不可比擬的優(yōu)點。從釬焊的原理、釬劑的選擇、釬焊溫度、保護氣氛的種類及釬焊設備進行了較為詳細的闡述。關鍵詞:釬焊設備;保護氣氛;釬劑中圖分類號:TG439文獻標識碼:B文章編號:1002-16392006040058-02ng-ru在汽車、空調(diào)、電子、航空航天等行業(yè)中,連續(xù)式不熔化,釆用比母材熔化溫度低的釬料,加熱溫度采取低氣體保護釬焊是一種非常重要且應用十分廣泛的方法我于母材固相線而高于釬料液相線的一種連接方法。當被連國自20世紀80年代以來,從國外陸續(xù)引進了各種類型接的零件和釬料加熱到釬料熔化,利用液態(tài)釬料在母材表的氣體保護釬焊爐,促進了產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率的提高。面潤濕,鋪展與母材相互熔解和擴散實現(xiàn)零件間的連接自20世紀90年代以來,我國的科研單位也相繼開發(fā)出釬焊使用氣氛的選擇了用于鋼制及銅制零部件的可控氣氛釬焊爐,促進了我母材與釬料不同所選用的控制氣氛也不同,詳細見國的發(fā)展,同時為國家節(jié)約了大量外匯。表1釬焊原理及工藝氣體的還原能力不但同氫氣和一氧化碳的含量有關釬焊屬于固相連接,它與熔焊方法不同,釬焊時母材而且取決于氣體的含水量。氣體的含水量以露點來表示表1美國焊接學會推薦硬釬焊使用的氣氛氣氛成分近似值(%)類號氣源真空度|叫(H2)(N)J(co)p(CO)母材燃氣(低氫)室溫1-5871-511-12帆黃鉀(脫碳)室溫141570-7191056Cu,Bag").銅2)、黃銅低碳鋼、蒙乃爾合金、RBCuzn. BCuP中碳鋼說碳銅2)、黃銅低碳鋼、蒙乃爾合金3燃氣干燥0c1516|7y-x510n(增碳)RBCuZn. BCuP中碳鋼。中和高碳鋼,蒙乃爾合金和鎳合金分解氨-40℃銅2)、黃銅低碳鋼、蒙乃爾合金25RBCuZn2,BCuP中碳鋼)、中和高碳鋼增碳5氣瓶氫氣-54℃197-100BAg, BCuPRBCuz、銅)、黃銅低碳鋼、蒙乃爾合金B(yǎng)Cu. BNi中碳鋼》。中和高碳鋼,蒙乃爾合金和鎳合金,含鉻合金4脫氧而千室銅2)、黃銅低碳鋼、蒙乃爾合金燥的氫氣溫100BCu, BagRBCuzn. BCu脫碳中碳鋼銅2)、黃銅低碳鋼、蒙乃爾合金B(yǎng)Ag, BCuPRBCuZn、中碳鋼)。中和高碳鋼,蒙乃爾合發(fā)性材料BCu, BN金和鎳合金,含鉻合金,鈷、鉻、鎢合金和硬質(zhì)合金純惰性專用于氣氛類號氣體無機蒸汽BAg黃鋼7氣體共同使用銅2)、黃銅低碳鋼、蒙乃爾合金9真空惰性氣體(如BAg, BCuPRBCuZn專用工件清潔氣體氮氬等)BCu, BNi中碳鋼。中和高碳鋼,蒙乃爾合金和鎳合金,含鉻合金,鈦鋯和鉛|提純10真空真空26eaBCuP,BAg中國煤化工10B真空0133665PaBCu, BAgCNMH真空0.13Pa以下Ni, BAu, BAISi耐熱和耐腐蝕鋼,鋁鈦和難熔合金注:美國焊接學會分類號6,7和9包括壓力降到260Pa1)當采用含有揮發(fā)性元素的合金時,氣氛中應加入釬劑;2)銅必須完全脫氧或無氧;3)加熱時間要保持最短,以防止有害的脫碳;4)如果鋁、鈦、硅或鈹含量顯著,氣氛中應加入釬劑58技術交流《工業(yè)加熱》第35卷2006年第4期含水量越小,露點越低。程度上影響釬縫的致密性和強度。間隙過小,釬料流入釬焊鋼和銅等金屬時,由于這些金屬的氧化物容易困難,在釬縫內(nèi)形成夾渣或未釬透,導致接頭強度下降還原,允許氣體的露點高些,釬焊含鉻、錳量較多的合間隙過大,毛細作用減弱,釬料不能填滿間隙,也會影金,如不銹鋼時,由于這些氧化物難以還原,應選露點響接頭的致密性使強度下降。常用的接頭間隙范圍見表3。低的氣體們。在高溫下,氫氣是金屬氧化物的一種最好的表3釬焊接頭間隙活性還原劑。將液氨在850℃的溫度下分解可得到75%母材釬料間隙值mmH2,25%N2,然后再加以干燥便可使露點達到-60℃,這樣的氣氛很適合焊接不銹鋼銅001~0.05005~020(2)釬焊分類碳鋼銅鋅銀基003~0.15根據(jù)使用釬料的不同,釬焊一般分為:軟釬焊(釬0.50~0.20料液相線低于450℃)和硬釬焊(釬料液相線高于450℃)。001~005釬焊溫度高于900℃而又不使用釬劑的焊接方法也銀基稱作高溫釬焊不銹鋼錳基(3)與熔焊相比釬焊有如下優(yōu)點鎳基005~加熱溫度較低,對母材組織和性能影響較少;②焊件變形小,尤其是釆用爐中釬焊,焊件的變形可減小到最005~0.20低程度,容易保證焊件的尺寸精度;③釬焊接頭平整光銅和銅合滑,外形美觀;④可一次焊成幾十條或成百條釬縫,生產(chǎn)銀基005~0.20錫鉛005~0率高;⑤可實現(xiàn)異種金屬或合金、金屬與非金屬的連接(4)釬焊生產(chǎn)工藝鋁和鋁合金鋁基0.10030釬焊生產(chǎn)工藝包括釬焊前工件焊前表面準備,裝配安置釬料、釬焊、焊后處理等工序。鈦和鈦合金銀基鈦基005~0.15①工件表面準備:清除油污清除油污可用有機溶劑去除。常用的有機溶劑有酒精、四氯化碳、汽油等。(5)釬焊工藝參數(shù)清除氧化物清除釬焊前零件表面的氧化物可用機釬焊過程的主要工藝參數(shù)是釬焊溫度和保溫時間,釬械方法、化學浸蝕法進行。適用于不同金屬的化學浸蝕焊溫度通常選為高于釬料液相線溫度25~60℃。液,成分見表2釬焊保溫時間視工件大小,釬料與母材相互作用的表2化學漫蝕液成分劇烈程度而定。大件的保溫時間應長些,以保證加熱均適用的母材浸蝕液成分(體積分數(shù))處理溫度/℃勻。保溫時間過長將導致溶蝕等缺陷。10%H2SO4,余量水銅和125%H2SO4+(1%3%)Na2SO4余量水22~772釬焊設備銅合金10%H2SO4+10%FeSO4余量水釬焊的方法很多,在這里著重介紹爐中釬焊。這種(0.5%~10%)HCl,余量水釬焊爐總長一般均在15~20m以上,一般由氣體發(fā)生碳鋼與10%HSO4+緩蝕劑,余量水40~60氣、進料端、加熱區(qū)、干燥區(qū)、冷卻區(qū)、出料端和電氣低合金鋼10%HCl+緩蝕劑,余量水控制系統(tǒng)組成。10%FeSO4+10%HC,余量水(1)保護氣氛:目前保護氣氛有4種,即氨分解氣鑄鐵125%H2SO4+12.5%HCL,余量水氛、石油液化氣燃燒氣氛,高純氮氣及氮基可控氣氛。由16%H2SO,15%HC,5%HNO3,64%HO100(30s)于氨分解氣氛的應用比較廣泛,只對氨分解氣氛進行介紹不銹鋼25%HCl+30%HF+緩蝕劑,余量水氨分解氣氛的制備是以液氨為原料,經(jīng)裂解爐在催化10%H2SO4+10%HCl,余量水劑的作用下,發(fā)生如下反應:2NH3(催化劑)→→3H2↑+N2鈦及鈦合金(2%~3%)HF+(3%4%)HC,余量裂解后產(chǎn)生的的氣氛中含有75%的氫氣和25%的氮氣。鋁及鋁合金0%NaOH,余量水5010%H2SO4,余量水室溫該氣氛由于含有75%的氫氣,其還原性較強,可廣泛用于鋼制零件的銅釬焊、銀釬焊及鎳基釬料的釬焊,如汽車三②由于工件的裝配,固定及釬料的放置與工件的形濾件中國煤化工機油濾清器的焊接,汽狀,大小尺寸有關,在這里不作介紹,我們可以根據(jù)用車化戶所提供的零件圖合理設計定位方法,釬料安置方法及CNMHG接均采用該保護氣氛。)加熱元件的種類:目前應用在釬焊爐中的加熱釬焊接頭方法元件主要有SiC棒、電阻絲兩類③接頭間隙:釬焊時是依靠毛細力作用使釬料填滿(下轉第61頁)間隙,因此必須正確選擇接頭間隙,間隙的大小在很大技術交流《工業(yè)加熱》第35卷2006年第4期觸點的電壽命沒有得到明顯的提高,接觸器的可靠運行時同通斷次數(shù)下,較其它觸點使用方式而言,串聯(lián)使用的間和使用壽命主要是因觸點的數(shù)量增加而得以提高。觸點的表面灼傷痕跡明顯降低。由于沒有專用的檢測設接觸器觸點斷開時產(chǎn)生的電弧,實際是一種氣體放備,沒有做多極觸點串聯(lián)的接觸器電壽命的測試實驗,但電現(xiàn)象,是撞擊電離、熱電子發(fā)射和熱游離共同作用而通過理論分析以及上述兩個實驗的效果可以明確地推斷產(chǎn)生的電子流。降低電弧的溫度和電場的強度可加速電出:多極串聯(lián)觸點的電壽命將比其它方式更高?；〉南?。常用的滅弧裝置有磁吹式滅弧裝置、滅弧柵滅弧罩以及多斷點滅弧等5。4結論交流接觸器采用的橋式觸點結構,是一種典型的多接觸器應用于單相加熱器電路中,不論觸點的接線斷點滅弧裝置。相對于單觸點而言,橋式觸點有兩處斷方式如何,主觸點的容量必須與其負載相匹配,這是保點,若一處斷點的電弧重燃電壓為150~250V,則兩處障接觸器可靠運行的前提條件。在此前提條件下,對于斷點就需要2×(150~250)V,所以有利于滅弧。依次冗余觸點的使用有多種方式,其中多極觸點串聯(lián)可增強類推,在觸點有冗余情況下,將接觸器的多極觸點串聯(lián)觸點的滅弧效果,能有效保護觸點、提高接觸器的電壽使用,觸點的斷點就會更多,滅弧效果也會更好。多極命,對提高溫控系統(tǒng)的可靠性有積極的作用。觸點的串聯(lián)接線方式如圖2所示參考文獻[l]陶愛榮,丁軻軻,呆東彥,等.雙向拉伸薄膜生產(chǎn)線工藝加熱方案的比較[工業(yè)加熱,2005,34(4):58-59[2]趙立芳.電加熱管在低溫電阻爐應用中的改進[.工業(yè)爐2005,27(5):50-52[3]紀峻松,劉莉,徐延國.單螺桿擠出機的溫度控制[]塑料科技,2002,152(6):37-39[4]張奇苗,張培仁,王康正,注塑機溫度控制系統(tǒng)設計門J圖2三極觸點串聯(lián)方式自動化與儀表,2005,(2):29-31實踐證明:相同負載情況下,多極觸點串聯(lián)使用的鄭萍現(xiàn)代電氣控制技術D.重慶:重慶大學出版社2001接觸器,斷開時的電弧強度明顯減弱,并且很快熄滅;相B因3公3公3公公公公含3因因因B因因因333333334B434B(上接第59頁)越長,要不斷調(diào)整張緊機構,張緊裝置調(diào)整量不足時,要3)爐加熱區(qū)結構:爐加熱區(qū)結構有兩種:①由耐剪切鏈條,最終導致失效。而且,由耐熱鋼制成的鏈條熱及保溫材料砌筑而成的爐膛內(nèi)置馬弗套,馬弗套由耐高溫加熱后,晶粒粗大變脆、易斷,剪接困難。②推舟熱合金鋼經(jīng)成型焊接而成。這種結構由于密封性好,故機構:這種機構的進料口開在爐的側面,將擺放工件的節(jié)省保護氣。但也有一個缺點,在鋼制零件的銅釬焊時,舟板從側口推入爐內(nèi),爐體長度方向上有一氣缸,將舟其釬焊溫度在1120~1130℃左右,馬弗套長期在高溫板向前推進后,缸桿退回,再續(xù)另一個舟板,如此復下工作,產(chǎn)生熱蠕變,最終導致燒塌。以汽車三濾件的舟推一舟,工件從進料區(qū)進入釬焊區(qū)、冷卻區(qū)直至出爐焊接為例,根據(jù)工廠使用的實際情況,一年內(nèi)要更換兩口。它和網(wǎng)帶結構均連續(xù)傳送,只不過網(wǎng)帶勻速傳送,推個2600mm×240mm×190mm的馬弗套。造價26萬元。舟為步進式傳送。它的優(yōu)點是傳送結構簡單,一個氣缸年用于馬弗套的費用為52萬元,運行成本太高。工廠對即可,無網(wǎng)帶高溫蠕變之慮。舟板一般為石墨制成,價此很頭痛。當然,鋁制產(chǎn)品的焊接,由于焊接溫度低,不格便宜,不足之處是工人裝卸工件略顯麻煩會有這方面的麻煩。②爐膛完全由耐熱及保溫材料砌筑3結論而成,無馬弗套。這種結構的優(yōu)點是,由于無馬弗套,其爐膛使用壽命長,根據(jù)工廠經(jīng)驗,5年或更長時間內(nèi),爐隨著我國工業(yè)的飛速發(fā)展,氣體保護連續(xù)釬焊爐的應用愈來愈廣泛,而它的應用對提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效膛不必大修。國內(nèi)某研究所研制的一種釬焊爐,即為該率具有極大的促進作用。我國的科研單位應大力開發(fā)和類型研制各種類型的釬焊爐,以適應經(jīng)濟發(fā)展的需要。同時,(4)傳送機構:對于連續(xù)式針焊爐,傳送方式有兩我國的工礦企業(yè)應盡量采用我國自行研制的軒焊設備,以種:①網(wǎng)帶傳送機構:該機構由變頻調(diào)速器、電機、行降低生產(chǎn)成本·提高效益.同時為國家節(jié)省外匯。總星擺線減速器驅(qū)動主動輪、導向輪托輥及張緊裝置來完連續(xù)中國煤化工明,必將促進企業(yè)的科成網(wǎng)帶的定向運動。傳送速度一般在100~500 mm/min技進CNMHG十分廣闊之間可調(diào),它具有結構緊湊,傳送平衡、可靠等特點2參考文獻工人操作簡便,自動化程度高。缺點是,在鋼制零件的[錢乙余.焊接方法與設備IM!北京:機械工業(yè)出版社,2001銅釬焊時,網(wǎng)帶在高溫下工作,產(chǎn)生熱蠕變,網(wǎng)帶越拉[2]王秉銓工業(yè)爐設計手冊M]北京:機械工業(yè)出版社,1996