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什么是钎焊

发布时间:2020年09月11日 21:40

钎焊,是指低于焊件熔点的钎料和焊件同时加热到钎料熔化温度后,利用液态钎料填充固态工件的缝隙使金属连接的焊接方法。钎焊时,首先要去除母材接触面上的氧化膜和油污,以利于毛细管在钎料熔化后发挥作用,增加钎料的润湿性和毛细流动性。根据钎料熔点的不同,钎焊又分为硬钎焊和软钎焊。

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。

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,冷凝后即形成钎焊接头。

钎焊是人类最早使用的材料连接方法之一,在人类尚未开始使用铁器时,就已经发明用钎焊来连接金属。在埃及出土的古文物中,就有用银铜钎料钎焊的管子,用金钎料连接的护符盒,据考证分别是5000年前和近4000年前的物品。公元79年被火山爆发埋没的庞贝城的废墟中,残存着由钎焊连接的家用钎制水管的遗迹,使用的钎料具有Sn :Pb=1:2的成分比,类似现代使用的钎料成分。中国在公元前5世纪的战国初期也已经使用锡铅合金钎料,在秦始皇兵马俑青铜器马车中也大量采用了钎焊技术。中国最早见著于文献记载的钎焊是汉代班固所撰《汉书》中有云:胡桐泪状似眼泪也,可以焊金银也,今工匠皆用之”。1637年出版的明代宋应星科技巨著《天工开物》中有“中华小钎用白铜沫,大钎则竭力挥锤而强合之,若以胡桐汁合银,坚如石。今玉石刀柄之类焊药,加银一分其中,则永不脱。试以圆盆口点焊药于其一隅,其药自走,周而环之,亦一奇也”。这一记述明确指出了铜钎焊应以硼砂做钎剂而银钎焊则可以胡桐树脂为钎剂,并且对钎料的填缝行为做了精彩的描述。尽管钎焊技术出现较早,但很长时间没有得到大的发展。进入20世纪后,其发展也远落后于熔焊技术。直到20世纪30年代,在冶金和化工技术发展的基础上,钎焊技术才有了较快发展,并逐渐成为一种独立的工业生产技术。尤其是二次世界大战后,由于航空、航天、核能、电子等新技术的发展,新材料、新结构形式的采用,对连接技术提出了更高的要求,钎焊技术因此受到了更大的重视,迅速的发展起来,出现了许多新的钎焊方法,其应用也越来越广泛。例如,制造机械加工用的各种刀具特别是硬质合金刀具,钻探、采掘用的钻具,各种导管和容器,汽车拖拉机的水箱,各种用途的不同材料不同结构形式的换热器,电机部件以及汽轮机的叶片和拉筋等构件的制造广泛采用钎焊技术。在轻工业生产中,从医疗器械、金属植入假体、乐器到家用电器、炊具、自行车,都大量采用钎焊技术。对于电子工业和仪表制造业,在很大范围内钎焊是唯一可行的连接方法,如在元器件生产中大量涉及金属与陶瓷、玻璃等非金属的连接问题,及在布线连接中必须防止加热对元器件的损害,这些都有赖于钎焊技术。在核电站和船舶核动力装置中,燃料元件定位架,换热器、中子探测器等重要部件也常采用钎焊结构。

钎焊不适于一般钢结构和重载、动载机件的焊接。主要用于制造精密仪表、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。钎焊时,对被钎接工件接触表面经清洗后,以搭接形式进行装配,把钎料放在接合间隙附近或直接放入接合间隙中。当工件与钎料一起加热到稍高于钎料的熔化温度后,钎料将熔化并浸润焊件表面。液态钎料借助毛细管作用,将沿接缝流动铺展。于是被钎接金属和钎料间进行相互溶解,相互渗透,形成合金层,冷凝后即形成钎接接头。

钎焊在机械、电机、仪表、无线电等部门都得到了广泛的应用。硬质合金刀具、钻探钻头、自行车车架、换热器、导管及各类容器等;在微波波导、电子管和电子真空器件的制造中,钎焊甚至是唯一可能的连接方法。

一般有两类。一类是硬钎料,熔点在450℃以上,常用的钎料有铜基、银基、铝基、镍基等合金。钎剂常用硼砂、硼酸、氯化物、氟化物等。硬钎焊的加热源有焊炬火焰、电阻电热、感应加热、盐浴加热及炉内加热等。钎接接头强度较高,适于钎焊受力较大或工作温度较高的工件,如硬质合金刀具、自行车车架等,通常把这类钎焊称为硬钎焊;另一类是软钎料,熔点在450℃以下,应用最广泛的软钎料是锡基合金,多数软钎料适合的焊接温度为200-400℃,钎剂为松香、松香酒精溶液、氯化锌溶液,加热方法常用烙铁加热。钎接接头强度较低,适于钎接受力不大或工作温度较低的工件,如容器、仪表元件等,通常把这类钎焊称为软钎焊。锡焊为软钎焊的一种。

钎料是形成钎焊接头的填充金属,钎焊接头的质量在很大程度上取决钎料。钎料应该具有合适的熔点、良好的润湿性和填缝能力,能与母材相互扩散,还应具有一定的力学性能和物理化学性能,以满足接头的使用性能要求。

 
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