钎焊工艺介绍

Prepared JackyMaoDate 2017 07 21Update 2017 07 21 钎焊工艺介绍 钎焊定义 特征及分类 钎焊定义 通过加热将钎料加热到合适的温度 450 以上 高于钎料液相线温度 但低于母材固相线温度 利于液态钎料在母材表面润湿和毛细作用填入钎缝接头 形成同种或异种材料之间的连接 钎焊特征 1 钎料熔点低于母材 钎焊时母材不熔化 2 钎料与母材的成分有很大差别 3 熔化的钎料靠润湿和毛细作用吸入并保持在母材间隙内 4 依靠液态钎料与固体母材的相互扩散而形成冶金结合 钎焊过程的分解 钎焊定义 特征及分类 钎焊定义 特征及分类 钎焊优点 1 钎焊的温度低于母材 对母材的组织性能影响小 2 应力与变形小 适合于高精度 复杂零部件或结构的连接 3 生产率高 诸多连接缝可一次完成 4 广泛的适用性 可焊金属 非金属及异种金属 5 接头表面质量好 钎焊缺点 1 接头强度较低 耐热性差 2 多用搭接接头 浪费金属 增加结构重量 易产生应力集中 3 焊前准备要求高 特别是表面质量及装配接头间隙 4 个别钎焊工艺方法设备投资大 费用高 钎焊分类 1 按钎料熔点分低于450 软钎焊Soldering高于450 硬钎焊Brazing2 按钎焊温度分高温钎焊 中温钎焊 低温钎焊 相对 高于800 为高温钎焊 550 800 为中温钎焊 低于500 为低温钎焊 3 按热源种类分火焰钎焊 烙铁钎焊 炉中钎焊 感应钎焊 电阻钎焊 钎焊定义 特征及分类 钎焊相关术语及定义 液相线 钎料完全为液态的最低温度 固相线 钎料完全为固态的最高温度 润湿作用 润湿 液态物体与固态物体接触后相互粘附的现象 可分为浸渍润湿 附着润湿和铺展润湿当液体处于自由状态 其将力图保持球形 当液体与固体接触 如果内聚力 附着力 液体就不能沾附在固体表面 不润湿 当液体的附着力大于其内聚力时 液体就能粘附在固体表面 发生润湿作用 衡量液体对母材润湿能力的大小 可用液相与固相接触时的接触夹角 的大小来表示 钎焊时 钎料的润湿角应小于20 钎焊相关术语及定义 毛细作用 当将两互相平行的金属板垂直插入液态钎料中时 假设平行金属板无限大 钎料量无限多 由于存在毛细作用 如果钎料可以润湿金属板 则会出现图 a 所示的情形 否则 则会出现图 b 的情形 润湿角h 液面上升的高度 钎焊相关术语及定义 钎焊焊料 软钎料 Sn基及Pb基软钎料 对铜等多种金属均具有良好的润湿和铺展能力 在电子工业中应用最广泛 Cd基钎料 主要为镉银合金 耐热性 抗腐蚀性能好 Zn基钎料Au基软钎料其他低熔点软钎料 包括 In 铟 基钎料 Bi 铋 基钎料 Ga 镓 基钎料无铅软钎料 钎焊焊料 硬钎料 硬钎料由于强度相对较高 可用于钎焊受力构件 硬钎料包括 AI基钎料 用于钎焊铝及铝合金Ag基钎料 综合性能优良 可以钎焊各种金属 是应用最广的一类硬钎料 Cu基钎料 铜钎料 钎焊碳钢 低合金钢 铜锌钎料 多种钎焊方法焊多种金属 铜磷钎料 主要用于钎焊铜和铜合金 在电机制造和制冷设备应用广泛 Ni基钎料 性能优良 可焊多种金属 钎剂的作用与性能要求 1 去除氧化膜 为润湿 铺展创造条件 2 液态钎剂覆盖母材与钎料表面起保护作用 3 起界面活性作用 改善润湿与铺展 钎焊时去膜的必要性金属表面的氧化膜严重影响润湿与铺展 必须去除 氧化膜越致密 它与金属基体的结合越牢固 它的热稳定性和化学稳定性越高 则难以去除 通常可采用钎剂 气体介质 机械方法和物理方法清除 钎剂既可以防止工件及钎料氧化 又可以去除其氧化膜 还可以减小表面张力促进钎料流动 配合钎焊接头的形成 钎焊焊料 钎剂 钎焊焊料 钎剂 钎焊气体介质及其作用 钎焊中使用的中性气体主要是氩 个别情况下也用氮 氩是惰性气体 主要是起保护作用 没有直接去除氧化膜的能力 有的氧化膜的清除是借助于氧化物的分解以及在液态钎料的吸附作用下氧化膜强度的降低 弥散并溶解于钎料中 由表可见 大部分金属氧化物的分解温度高于金属熔点甚至沸点 可知 在钎焊过程中不可能单纯依靠加热来求得氧化物的分解 烙铁钎焊 ironsoldering 特点 温度低应用范围 1 适用于钎焊温度低于300 的软钎焊 用锡铅或铅基钎料 2 钎焊薄件 小件需钎剂 钎焊方法与工艺 火焰钎焊 torchbrazing torchsoldering 特点 简单灵活 应用广泛应用范围 一般应用中性焰或轻微炭化焰 通用气焊炬或专用钎焊炬 软钎焊也可用喷灯 先加热工件 1 适用于钎焊某些受焊件形状 尺寸及设备等限制而不能用其它方法钎焊的焊件2 可采用火焰自动钎焊3 可焊接钢 不锈钢 硬质合金 铸铁 铜 银 铝等及其合金4 常用钎料有铜锌 铜磷 银基 铝基及锌铝钎料 钎焊方法与工艺 3 浸渍钎焊 dipbrazing dipsoldering 盐浴及金属浴 适合于大批量生产 钎焊方法与工艺 4 波峰钎焊 flowsoldering wavesoldering spraysoldering 金属浴钎焊的一种变种 主要用于钎焊印刷电路板 5 电阻钎焊 resistancebrazing 加热极快 生产率高 钎焊方法与工艺 6 感应钎焊 inductionbrazing 加热迅速 氧化少 主要钎焊比较小的工件 钎焊方法与工艺 二 钎焊工艺钎焊生产工艺包括钎焊前工件表面准备 装配 安置钎料 钎焊 钎后处理等各工序 1 钎焊接头设计设计钎焊接头时 首先应考虑接头的强度 其次还要考虑如何保证组合件的尺寸精度 零件的装配定位 钎料的安置 钎焊接头的间隙等工艺问题 钎焊接头大多采用搭接形式 在生产实践中 对采用银基 铜基 镍基等强度较高的钎料钎焊接头 搭接长度通常取为薄件厚度的2 3倍 对用锡铅等软钎料钎焊接头 可取为薄件厚度的4 5倍 但不希望搭接长度大于15mm 板搭接 套接管结构 圆杆件接头 圆杆 平板接头 钎焊的各种接头形式 a 平板钎焊的接头形式 1 2 3 对接形式4 盖板形式5 6 搭接形式7 双盖板形式8 搭接加盖板形式9 10 弯边和锁边形式 b T形和斜角钎焊的接头形式 11 22 13 14 T形接头15 16 17 18 19 20 21 斜角形式 c 管或棒与板的接头形式 26 30 较少用27 28 29 常用31 32 33 多用34 35 36 板厚接头 d 线接触钎焊的接头形式 37 一些典型接头38 管状散热器接头39 夹层结构接头40 蜂窝结构接头 e 管件钎焊的接头形式 22 内孔径相同23 外径相同24 外径允许有差别25 不能有差别的外径 钎焊接头的定位方法 a 重力定位b 紧配合c 滚花d 翻边 e 扩口f 旋压g 模锻h 收口 i 咬边j 开槽和弯边k 夹紧l 定位销 m 螺钉n 铆接o 点焊 2 焊件表面准备钎焊前必须仔细地清除工件表面的氧化物 油脂 脏物及油漆等 有时 钎焊前还必须将零件预先镀覆某种金属层 1 清除油污油污可用机溶剂去除 常用的有机溶剂有酒精 四氯化碳 汽油 三氯乙烯 二氯乙烷及三氯乙烷等 2 清除氧化物钎焊前 零件表面的氧化物可用机械方法 化学浸蚀法和电化学浸蚀方法进行 3 装配和固定钎料的放置在各种钎焊方法中 除火焰钎焊和烙铁钎焊外 大多数是将钎料预先安置在接头上的 安置钎料时应尽可能利用钎