钎焊方法及工艺-PPT.pptx

钎焊方法及工艺1、1 钎焊钎焊钎焊与熔化焊不同,它就是采用液相线温度比母材固相线温度低得金属材料作钎料,将母材与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溶解与扩散而实现连接母材得方法。钎焊就是一种用于材料连接或材料涂层得热连接方法,在连接处就是通过钎料得熔化或接触而得扩散作用实现焊接,母材没有达到熔化温度。每种钎料应具有与母材相关得两个特性:1)钎料得熔点应低于母材得熔点,2)钎料在母材上必须浸润,也就就是说,钎料与母材之问得分界面间隙通过扩散实现合金化。工作温度就是指在钎焊位置钎料浸润时得条件下最低得表面温度。450 900 软钎焊 硬钎焊 高温钎焊焊接与硬钎焊温度分布得比较:1、2 钎焊基本原理钎焊基本原理钎焊得生产过程:如钎焊前准备、零件装配与固定、钎焊、钎焊后清理及质量检验等。其中钎焊过程应包括熔态钎料得填充过程及钎料与母材得相互作用。(1)熔态钎料得填充过程熔态钎料得填充过程:能实现这一过程得必要条件必要条件:钎料得润湿与毛细作用钎料得润湿与毛细作用。影响钎料润湿作用得主要因素:钎料与母材组成;钎焊湿度:母材表面氧化物;母材表面粗糙度;钎剂。(2)钎料与母材得相互作用。钎料与母材得相互作用。这种作用可归为两种:一种就是固态母材向液态钎料得溶解;另一种就是液态钎料向母材得扩散。这些相互作用对钎焊接头性能影响很大。1、3钎焊方法分类钎焊方法分类根据所使用得热源来命名及分类,见表1。1、4典型钎焊方法介绍典型钎焊方法介绍图图2 常用钎焊方法常用钎焊方法1、6钎焊接头设计钎焊接头设计(1)设计原则:首先考虑接头强度其次还要考虑组合件得尺寸精度 零件得装配定位;钎料得安置;接头间隙等。(2)接头设计时应注意得几点接头设计时应注意得几点 搭接长度搭接长度,它就是保证接头与母材具有相它就是保证接头与母材具有相等承载能力得关键。等承载能力得关键。搭接长度搭接长度 L=式中式中:b母材得拉接强度母材得拉接强度(MP a)钎焊接头得拉剪强度钎焊接头得拉剪强度(MPa)母材厚度母材厚度 a安全参数安全参数在生产实践中,银基、铜基、镍基等强度较高得钎焊得接头,搭接长度通常取为薄件厚度得2 3倍;锡铅等软钎料钎焊得接头,可取为薄件厚度得45倍,但不希望搭接长度大于就是15mm。因为此时钎料很难填满间隙,往往形成大量缺陷。由于工件得形状不同,搭接接头得具体形式各不相同。大家学习辛苦了,还就是要坚持继续保持安静继续保持安静图3 平板钎焊接头形式图4 管件钎焊接头形式图5 T型与斜角钎焊接头图6 端面密封接头图7 管或棒与板得接头形式图8 线接触钎焊接头接头与载荷关系问题接头与载荷关系问题 、接头设计时应避免在载荷作用下接头处发生应力集中,另外在受撕裂、冲击、振动等载荷作用时也应特别注意接头设计得合理性。图9列举了一些实例。图9 受动载或重载荷接头得合理设计或不合理设计(15)开设工艺孔工艺孔就是指为满足工艺上得要求而在接头上开得孔。钎焊时空气受热膨胀空气有可能阻碍钎料得填隙,也可能使已填满间隙得钎料重新排列,见图10。图l0 开设工艺孔示意图接头间隙间隙得大小在很大程度上影响钎焊接头强度与钎缝得致密性。由于钎焊就是靠毛细力作用使钎料填满间隙得。间隙过小,钎料流入困难,在钎缝内形成夹渣或未钎透,导致接头强度下降:间隙过大,毛细作用减弱,钎料能填满间隙,也会使接头得致密性变坏,强度下降。(3)钎焊接头质量检验 钎焊接头缺陷 a、填隙不良、部分间隙未被填满;b、钎缝气孔;c、钎缝夹渣;d、钎缝开裂;e、母材开裂;f、钎料流失;g、母材被溶蚀。接头检验方法 a、外观检查;b、表面缺陷检查;c、内部缺陷检查:包括X射线与,射线、超声波与致密性检验。2、钎焊材料、钎焊材料2、1对钎焊材料得基本要求对钎焊材料得基本要求 a)合适得熔化温度范围,一般比母材得熔化温度低;b)在钎焊温度下具有良好得润湿作用,能充填充接头间隙;c)与母材得物理、化学作用应保证它们之问形成牢固得结合;d)成份稳定尽可能减少钎焊温度下元素得损耗:少含或不含稀有金属与贵重金属;e)能满足钎焊接头物理、化学及力学性能等要求。2、2钎料得分类钎料得分类 (重点重点)两大类:软钎料 (易熔钎料,熔点低于450);硬钎料 (难熔钎料,熔点高于450)。软钎料主要包括:铋基、铟基、锡基、镉基、锌基与铅基等钎料。硬钎料主要包括:铝基、银基、铜基、锰基、镍基、金基、钯基、镁基、钼基与钛基等钎料。2、3 钎料型号钎料型号(牌号牌号)表示方法表示方法(1)相关标准及规定 (P8/12)2、4典型钎料简介典型钎料简介(1)软钎料(熔点低于450*(2得钎料)锡铅钎料软钎料中应用最广得一种。高锡铅合金含Sn6 1、9时,即形成熔点为183得共晶。纯锡加入铅后强度提高,在共品成份附近时强度与硬度最高,但导电率则随铅量增大而降低。锡铅合金中有时加入锑,用以减轻钎料在液态时得氧化程度,并提高接头得热稳定性。含锑一般控制在3以下,以免钎料发脆。若加入银可使晶粒细化并提高耐腐蚀性。锡铅钎料工作温度不能太高,当温度高于100时;强度急剧下降,含锡高得锡铅料在低温下有冷脆性。锡铅焊料已纳入国家(GB3131-88)。(2)硬钎料硬钎料硬钎料由于强度高,可用于钎焊受力构件,应用愈来愈广,钎焊钢与铜用得银基钎料与铜基钎料,钎焊铝用得铝基钎料等高温场合镍基钎料愈来愈受到人们得重视。铜基钎料铜基钎料由于其经济性好,在钢、合金钢、铜与铜合金得钎焊方面获得了广泛得应用。标准GB64l8-93中将铜基钎粉分为铜,铜锌与铜磷钎料。银基钎料银基钎料就是应用最广泛得一类硬钎料,由于熔化温度不很高,能润湿很多金属,并且有良好得强度、延性、导热性、导电性与抗腐蚀性。广泛应用于钎焊低碳钢、结构钢、不锈钢、铜及铜合金、可伐合金、难熔金属等。(3)钎剂钎剂钎剂得主要用途:去除母材与液态钎料表而上得氧化物,保护母材与钎料在加热过程中不致进一步氧化以及改善钎料对母材表面得润湿能力。钎剂应具备以下条件:具有足够得去除母材及钎料表面氧化物得能力;熔化温度及最低活性温度略低于钎料得熔化温度;在钎焊温度下具备足够得润湿能力。有关钎剂方面已纳入国家标准得有:GB/T15829、1-1995软钎焊用钎剂分类;标记与包装 GB/T15829、2-1995软钎焊用钎剂 树脂类钎剂 GB/T15829、3-1995软钎焊用钎剂 有机物类钎剂 GB/T15829、4-1995软钎焊川钎剂 无机物类钎剂 JB/T6045-1992硬钎焊用钎剂3、各种材料得钎焊、各种材料得钎焊(1)材料得钎焊性材料得钎焊性就是指材料对钎焊加工得适应性,即材料在一定得钎焊条件下获得优质接头得难易程度。1)钎焊性得好坏首先与材料表面形成得氧化物成分及其去除得难易程度有关。例如铜与铁表面氧化物得稳定性低容易去除,故钎焊性好;铬得氧化物稳定性高,不易去除,含铬得金属必须采用活性大得钎剂或纯度高得还原性气体才能将其除去。铝得氧化物更难去除,相对来说,铝得钎焊性就差。2)钎焊性得好坏还表现在钎焊加热温度对工件材料组织及性能得影响上。例如,硬铝LYl2得固相线温度相当低,目前还没有合适得钎料使其在硬钎焊时不发生过烧,故钎焊性差。3)钎焊性得又一重要标志就是钎料对它得润湿作用。多数钎料对铜、钢得润湿作用都比较好,对钼、钨得差。前者钎焊性好,后者钎焊性差。4)钎焊性好坏又与工件材料同钎料作用后得产物性能有关。钛与钛合金同大多数钎料作用会在界面区形成脆性化合物相,故钛得钎焊性差。又如,低碳钢在炉中钎焊时对保护气氛得纯度要求较低,而含铝、钛等元素得高温合金只有在真空钎焊时才能获得良好得钎焊接头。总之,钎焊性不但取决于材料本身,而且与钎料、钎剂与钎焊方法有关,故必须根据具体情况进行评定。(2)钎料得选择原则 使用要求;钎料与母材得互匹配;经济角度等方面进行全面考虑。表4给出了各种材料组合适用得钎料。钎料得选择具体从以下几个方面考虑:从使用要求出发,对钎焊接头强度要求不高与工作温度不高得可用软钎焊,对要求导电性好得电气零件,应选用含锡量高得锡铅钎料或含银量高得银基钎料:选择钎料时,应考虑钎料与母材得相互作用。选择钎料时还应考虑钎焊加热温度得影响。钎焊加热方法对钎料选择也有一定得影响。从经济观点出发,4、钎焊得质量控制、钎焊得质量控制与熔化焊得质量控制一样,钎焊得质量控制越来越被各个国家所重视,在欧洲已经颁布了许多相关得标准与规程,包括钎焊接头得检验,钎焊得工艺评定,钎焊操作人员得培训及考试认证等方面,本节仅将相关标准及规程列举如下。Enl3133(2000)硬钎焊硬钎焊工得考试ENl3134(2000)硬钎焊硬钎焊工艺评定ENl2797(2000)硬钎焊焊钎焊接头得破坏性检验ENl2799(2000)硬钎焊硬钎焊接头得非破坏性检验prENl 8279(2003)硬钎焊接头中得不规则性(缺陷)评定DVS Richtlinie-1183(2002)金属材料钎焊培训课程1、塑料得类型、塑料得类型塑料就是一种以高分子量合成树脂为主要成份得人工合成材料(合成树脂就是高分子化合物,也称聚合物。)生产塑料得原料含有碳,如石油、天然气、木材、煤、乙烷等,则它属有机化学范畴。在这些物质中存在不饱合键,如单个分子、单体得乙烯、氯乙烯等。这些单分子、单体得物质可以通过化学反应形成多分子(也称大分子)多体物质,如聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)。由单分子结构得物质(大多为气态或液态)转变成多分子结构得物质这一过程称为聚合作用。塑料得结构塑料得结构就是由链状分子构成,或称纤维状分子。与棉花得网状纤维相类似,就是无序卷绕状。根据分子链得构造,塑料可分热塑性塑料、弹性塑料(合成橡胶)与热固性塑料(图1)。在实际中,人们使用得塑料不就是纯塑料,而就是添加了些辅助材料,如稳定剂、强化剂与着色剂等。由此获得特殊性能与降低成本。(1)热塑性塑料热塑性塑料通过链分子得“卷绕作用,即分子运动得阻碍作用,塑料在受热时,不象水那样只处于一种固定得液态形式,而就是处于不同状态得变化之中,即:硬一弹塑料一热塑性,达到热塑性状态,就可焊接。在一定温度下,热塑性塑料可以达到热塑性状态乃至熔融流动,冷却后,又变成一定得形状。热塑性塑料加工成型方便,在固体状态也有一定得可塑性,能象金属一样进行冷加工。由于热塑性塑料具有这些性能,故适宜于进行二次或多次加工,也可以进行焊接 由于分子结构不同,其材料得强度性能也不同。图2 热塑性塑料得构造热塑性塑料温度升高时开始变软,温度降低时恢复原有状态,等温度达到热塑性温度后,则可以进行焊接。这就就是说,纤维状分子在力得作用下产生运动,使材料发生形变成为可能。冷却后,热塑性塑料就凝固成新得形状。然而,如果对她重新进行加热,则具有重新恢复原来形状得趋势(恢复能力)。溶解物质得作用也可以使接头表而达到热塑性状态,从而使焊接成为可能。(2)弹性塑料弹性塑料该类塑料由于内部结构得原因(粗网目交联链状分子结构),而不能熔化,不能达到热塑性状态,故不具备可焊性。(3)热固性塑料热固性塑料 这类塑料由于内部结构得原因(细网目交联链状分子结构)在受热时不会变软,一直处于硬状态,直到破坏,因此不具备可焊性。从另一角度瞧,能够进行焊接得塑料,其材料熔化指数MFI应在某一范围。德国标准DIN53735对此做了规定。在DIN 16776中给出了MFI得分类组别。德国焊接学会规程2201TI给出了HDPE熔化指数在005010时可以焊接,每一种塑料都相对应一熔化指数(表1)。热塑性塑料在热塑性状态与压力得作用下就可实现焊接。就是机械连接(二个焊件纤维状分子互相非规则得卷绕)。通常仅相同类型得塑料可以焊接。热塑性塑料得焊接原理就是:(1)焊接面处于热塑性状态(加热);(2)在一固定外压力得作用下实现焊接(焊接压力);(3)保持,冷却直至接头凝固结束焊接(冷却)。2、热塑性塑料得焊接原理、热塑性塑料得焊接原理3、热塑性塑料焊接方法得分类、热塑性塑料焊接方法得分类(表表2)德国标准DIN 191第3部分塑料焊接方法 表2塑料焊接方法分类3、热塑性塑料焊接方法得分类、热塑性塑料焊接方法得分类(表表2)德国标准DIN 191第3部分塑料焊接方法4、塑料焊接设备、塑料焊接设备见德国焊接学会规程DVS2207T3。4、1热风焊设备热风焊设备1)手工热风焊接设备所谓热风焊就就是将热风作为热源(见图3)。2)机械热风焊接设备机械热风焊接设备用热风作为热源,也称挤压式焊接设备。(图4)4、2加热元件焊接设备加热元件焊接设备1)加热板式焊接设备德国焊接学会规程DVS2207T1m管、板加热元件焊接规定了加热板式焊接方法。加热板为焊接热源。加热板焊机主要由恒温电加热板(温度最高可达270)、双面电动平整切削刀、对中固定支架、压力装置等部分组成。、2)承插式焊接设备承插式焊接设备以加热凸凹套模为加热元件提供焊接热源用于管道焊接(图5)。3)热丝套筒式焊接设备热丝套筒式焊接设备得铜线圈通电后产生焦耳效应,使电热丝发热为热源。该设备主要由电源控制箱、热丝套筒与固定支架等组成,用于管道焊接(图6)。4、3超声波焊接设备超声波焊接设备超声波焊接设备得主要组成部分:超声波发生器;声波传递压头;振动声波极与转换器底座;压力机;控制装置德国标准DINl 320/4规定了听觉可辨认得噪音为16HZ16KHZ。工业中应用得超声波焊接设备得频率通常就是在2040KHZ之间,超出听觉范围,可以不采取防护措施。4、4高频焊接设备高频焊接设备高频塑料焊机由高频发生器,带有滤波器得高频电路、匹配器、工作装置、控制装置与电极组成(图8)。作用:将网路低频电能转变成高频电能,塑料焊接经常采用得工作频率为27、12MHZ,并且其偏差为土0、6,这就是国际上认可得工业频率,其功率一般为0、6150kW。PS,PP,PE不适用高频焊接;硬PVC,软PVC,ABS,PA适用高频焊接。6、焊接工艺、焊接工艺6、1热风焊热风焊6、1、1手工热风摆动焊手工热风摆动焊(WF)德国焊接学会规程德国焊接学会规程DVS2207T3对此做了规定对此做了规定所谓热风焊就就是将热风作为热源。焊接材料根据需要可以就是焊条(硬),也可以就是带状得(软)。焊接时将焊条往坡口里压,随着热风得加热使焊件坡口侧与焊条都处于热塑性状态,在外加压力得作用下实现焊接。通常软、硬PVC,PE均采用此法焊接,焊接速度在250mmmin左右。1)手工热风摆动焊(图9)2)坡口形式(图1 0)热风焊主要用来焊接板材。3)操作要领(图11)6、2加热元件焊加热元件焊德国焊接学会规程DV$2207T1对此做了规定6、2、1加热板式焊接加热板式焊接(HS)(图图16)6、2、2承插式焊接承插式焊接(图图l 7)6、2、3热丝套筒式焊接热丝套筒式焊接(图图18)6、3塑料超声波焊塑料超声波焊6、4高频焊高频焊(HF)(见德国焊接学会规程见德国焊接学会规程DVS2219)7、塑料焊工得培训与考试、塑料焊工得培训与考试为什么要进行焊工培训与考试这了保证焊接质量,受压塑料管(如气、水管)得焊接与敷设仅允许按德国气、水协会(DVGW)得规程GW330来施工,而且只允许通过了考试得焊工上岗,另外还必须有工程监理。焊接还必须按德国焊接学会注意事项DVS220第一部分实施并制定出合适得焊接工艺要点。前所述,用于气与水得塑料压力管得焊接,只允许使用为其专门设计得焊接设备,即手动加热元件对焊机,而热风焊就是不允许得。塑料焊工得培训与考试要按照DVS2212第一部分进行,在德国可在Aachen或Dortmund两城市进行。