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钎焊及常见缺陷处理

基础知识 mse_material 33911阅读 扫描二维码
原理
钎焊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,随后,液态钎料结晶凝固,从而实现零件的连接。
钎焊变形小,接头光滑美观,适合于焊接精密、复杂和由不同材料组成的构件,如蜂窝结构板、透平叶片、硬质合金刀具和印刷电路板等。钎焊前对工件必须进行细致加工和严格清洗,除去油污和过厚的氧化膜,保证接口装配间隙。间隙一般要求在 0.01~0.1毫米之间。

较之熔焊,钎焊时母材不熔化,仅钎料熔化;

较之压焊,钎焊时不对焊件施加压力。

当然,钎焊形成的焊缝称为钎缝。钎焊所用的填充金属称为钎料。

钎焊过程:表面清洗好的工件以搭接型式装配在一起,把钎料放在接头间隙附近或接头间隙之间。当工件与钎料被加热到稍高于钎料熔点温度后,钎料熔化(工件未熔化),并借助毛细管作用被吸入和充满固态工件间隙之间,液态钎料与工件金属相互扩散溶解,冷疑后即形成钎焊接头。
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(一)钎料的润湿与铺展

钎焊时,只有熔化的液体钎料很好地润湿母材表面才能填满钎缝。衡量钎料对母材润湿能力的大小,可用钎料(液相)与母材(固相)相接触时的接触夹角大小来表示。影响钎料润湿母材的主要因素有:

1.钎料和母材的成份

若钎料与母材在固态和液态下均不发生物理化学作用,则他们之间的润湿作用就很差,如铅与铁。若钎料与母材能相互溶解或形成化合物,则认为钎料能较好地润湿母材,例如银对铜。

2.钎焊温度

钎焊加热温度的升高,由于钎料表面张力下降等原因会改善钎料对母材的润湿性,但钎焊温度不能过高,否则会造成钎料流失,晶粒长大等缺陷。

3.母材表面氧化物

如果母材金属表面存在氧化物,液态钎料往往会凝聚成球状,不与母材发生润湿,所以,钎焊前必须充分清除氧化物,才能保证良好的润湿作用。

4.母材表面粗糙度

当钎料与母材之间作用较弱时,母材表面粗糙的沟槽起到了特殊的毛细作用,可以改善钎料在母材上的润湿与铺展。

5.钎剂

钎焊时使用钎剂可以清除钎料和母材表面的氧化物,改善润湿作用。

 

(二)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。毛细流动能力的大小,能决定钎料能否填满钎缝间隙。

影响液体钎料毛细流动的因素很多,主要有钎料的润湿能力和接头间隙大小等,如钎料对母材润湿性好,接头有较小的间隙,都可以得到良好的钎料流动与填充性能。

 

(三)钎料与母材的相互作用

液态钎料在毛细填隙过程中与母材发生相互物理化学作用,这些相互作用对钎焊接头的性能影响很大,它们可以分为两种:

1.母材向钎料的溶解

钎焊时一般都发生母材向液体钎料的溶解过程,可使钎料成份合金化,有利于提高接头强度。但母材的过度溶解会使液体钎料的熔点和粘度升高,流动性变差,往往导致不能填满钎缝间隙,同时可能使母材表面因过分溶解而出现凹陷等缺陷。

2.钎料组份向母材扩散

钎焊时,也出现钎料组份向母材的扩散,扩散以两种方式进行:一种是钎料组元向整个母材晶粒内部扩散,在母材毗邻钎缝处的一边形成固溶体层,对接头不会产生不良影响。另一种是钎料组元扩散到母材的晶粒边界,常常使晶界发脆,尤其是在薄件钎焊时比较明显。

钎焊的特点
(1)钎焊工艺的加热温度比较低,因此钎焊以后焊件的变形小,容易保证焊件的尺寸精度。同时,对于焊件母材的组织及性能的影响也比较小。
(2)钎焊工艺可适用于各种金属材料、异种金属、金属与非金属的连接。
(3)可以一次完成多个零件或多条钎缝的钎焊,生产率较高。
(4)可以钎焊极薄或极细的零件,以及粗细、厚薄相差很大的零件。
(5)钎焊的缺点是:钎焊接头的耐热能力比较差、接头强度比较低、钎焊时表面清理及焊件装配质量的要求比较高。

钎焊的应用

钎焊用于制造精密仪表、电气零部件、异种金属构件以及复杂薄板结构,如夹层构件、蜂窝结构等;也常用于钎焊各类异线与硬质合金刀具
硬钎料(钎料熔点>450℃),如铜基、银基、铝基、镍基等,具有较高的强度,可以连接承受载荷的零件,应用比较广泛,如硬质合金刀具、自行车车架。
软钎料(钎料熔点<450℃),如锡、铅、铋等,焊接强度低,主要用于焊接不承受载荷但要求密封性好的焊件,如容器、仪表元件等。钎焊主要在机械、电机、仪表、无线电等制造业中得到广泛应用。
常见钎焊缺陷及处理对策
 
缺陷 特征 产生原因 处理措施 预防措施
钎焊未填满 接头间隙部分未填满 1. 间隙过大或过小;

2. 装配时铜管歪斜;

3. 焊件表面不清洁

4. 焊件加热不够;

5. 钎料加入不够

对未填满部分重焊

1. 装配间隙要合适;

2. 装配时铜管不能歪斜;

3. 焊前清理焊件;

4. 均匀加热到足够温度;

钎缝成形不良 钎料只在一面填缝,未完成圆角,钎缝表面粗糙 1. 焊件加热不均匀;

2. 保温时间过长;

3. 焊件表面不清洁

补焊 1.均匀加热焊件接头区域;

2.钎焊保温时间适当;

3.焊前焊件清理干净;

气孔 钎缝表面或内部有气孔 1. 焊件清理不干净;

2. 钎缝金属过热;

3. 焊件潮湿;

清除钎缝后重焊 1. 焊前清理焊件;

2. 降低钎焊温度;

3. 缩短保温时间;

4. 焊前烘干焊件;

夹渣 钎缝中有杂质 1. 焊件清理不干净;

2. 加热不均匀;

3. 间隙不合适;

4. 钎料杂质量过高;

清除钎缝后重焊 1. 焊前清理焊件;

2. 均匀加热;

3. 合适的间隙;

表面侵蚀 钎缝表面有凹坑或烧缺 1. 钎料过多;

2. 钎缝保温时间过长;

机械磨平; 1. 适当钎焊温度;

2. 适当保温时间

焊堵 铜管或毛细管全部或部分堵塞; 1. 钎料加入太多;

2. 保温时间过长;

3. 套接长度太短;

4. 间隙过大;

拆开清除堵塞物后重焊 1. 加入适当钎料;

2. 适当保温时间;

3. 适当的套接长度;

氧化 焊件表面或内部被氧化成黑色 1. 使用氧化焰加热;

2. 未用雾化助焊剂;

3. 内部未充氮保护或充氮不够;

打磨除去氧化物并烘干 1. 使用中性焰加热;

2. 使用雾化助焊剂;

3. 内部充氮保护;

钎料 钎料流到不需钎料的焊件表面或滴落 1. 钎料加入太多;

2. 直接加热钎料;

3. 加热方法不正确;

表面的钎料应打磨掉 1. 加入适量钎料;

2. 不可直接加热钎料;

3. 正确加热。

泄漏 工件中出现泄漏现象 1. 加热不均匀;

2. 焊缝过热而使磷被蒸发;

3. 焊接火焰不正确。造成结碳或被氧化;

4. 气孔或夹渣。

拆开清理后重焊或补焊 1. 均匀加热,均匀加入钎料;

2. 选择正确火焰加热;

3. 焊前清理焊件;

4. 焊前烘干焊件。

过烧 内、外表面氧化皮过多,并有脱落现象(不靠外力,自然脱落)所焊接头形状粗糙,不光滑发黑,严重的外套管有裂管现象 1.钎焊温度过高(过高使用了氧化焰);

2.钎焊时间过长

3.已焊好的口又不断加热、填料

用高压氮气或干燥空气对铜管内外吹 1. 控制好加热时间;

2. 控制好加热的温度


来源:cailiaokexue.com

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