钎焊详解:安全高效连接金属零件的工艺指南
什么是钎焊?
钎焊是金属连接工艺:两个或多个金属件通过熔化填充金属流入接头连接,填充金属熔点低于母材。钎焊区别于焊接:不熔化母材。钎焊区别于软焊:温度更高、配合间隙更紧密。
钎焊过程中,填充金属靠毛细作用流入紧密配合零件间隙。填充金属加热至略高于熔点(液相线)温度,在合适气氛保护下(通常用焊剂)。随即润湿母材表面,冷却后连接工件。钎焊主要优势:能以相当强度连接同种或不同金属。
关键要点
钎焊是将两独立金属件连接成一强承载接头的工艺。
- 钎焊类似软焊但温度更高
- 根据项目金属选用合适钎焊棒材料
- 钎焊棒应由被连接金属件热量熔化,非焊炬火焰直接接触熔化
- 使用产生高强度火焰的焊炬
钎焊棒材料
- 铜、黄铜、青铜:磷铜钎焊焊条
- 钢、不锈钢、镍合金、铜合金、铸铁、碳化钨:银铜钎焊焊条
- 铸铁、镀锌、镍、钢、可锻铁:青铜钎焊焊条
- 铝:Bernzomatic AL3铝钎焊焊条
如何钎焊金属?
钎焊传统用于金属(也用于陶瓷),熔融填充金属(钎料)流入接头。分步骤:
- 钢丝刷或砂布打磨金属表面,肥皂水或去油剂清洁
- 定位金属。搭接接头通常比间隙接头更强、更易钎焊。必要时用夹具固定
- 加热两金属件接合处至发光
- 持续加热金属表面同时将钎焊棒送入接头。大面积分区域加热至温度后移至相邻区域
- 钎焊后用钢丝刷清洁钎焊表面去除氧化物残留
填充金属熔点450°C以上,但始终低于母材熔点,区别于高温熔化母材的焊接。填充金属加热略高于熔点时,在合适气氛(常用焊剂)保护下。熔融填充金属冷却连接工件,在同种或异种金属间形成强连接。
钎焊气氛包括:空气、燃料燃烧气、氨、氮、氢、惰性气体、无机蒸汽、真空。热源多样:焊炬、炉子、感应线圈。为获得可靠钎焊接头,填充母材应冶金相容,接头设计应包含间隙使熔融钎料靠毛细作用吸入分布。所需接头间隙取决于钎焊气氛、母材成分和钎料合金。钎焊适合连接异种金属,因灵活性和高完整性接头,在关键非关键应用中可靠,是最广泛使用的连接方法之一。
钎焊不同方法有哪些?
钎焊利用多种热源,常按加热方式分类。达到钎焊温度:局部加热(仅接头区域)或整体加热(扩散加热)。常用方法:
局部加热技术
1. 焊炬钎焊
燃料气体火焰提供熔化流动填充金属所需热量。燃料气可为乙炔、氢、丙烷,与氧气或空气混合成火焰。易自动化,低资本投入。需用焊剂,焊后常需清洗。
2. 感应钎焊
高频感应加热清洁快速,温度和热位置控制精准。相邻线圈感应交变电流在工件产生热量。
3. 电阻钎焊
电流通过含工件电路产生电阻热(类似感应钎焊)。最适用于高导电金属相对简单接头。
扩散加热技术
1. 炉钎焊
两大优势:保护气氛钎焊(高纯气体或真空免焊剂)、精确控制加热冷却每阶段。加热方式:电热元件或燃气加热。
2. 浸渍钎焊
整体组件浸入熔融钎料或熔融焊剂浴。两种情况浴温均低于母材凝固点、高于填充金属熔点。
钎焊与焊接对比
AWS将钎焊归类为液-固相结合工艺。液指填充金属熔化,固指母材不熔化。钎焊不熔化工件。钎焊与电弧焊主要区别热源:钎焊通过焊炬、炉、感应、浸渍、电阻等热源,温度840°F(450°C)以上;电弧焊用电热源,温度约10,000°F。
钎焊与软焊对比
钎焊软焊唯一区别:工艺温度。软焊<840°F(450°C),钎焊>840°F(450°C)。
钎焊和软焊优势
相比其他连接方法优势:
- 低温
- 可永久或临时连接
- 可连接异种材料
- 连接速度快
- 损坏零件几率小
- 加热冷却速度慢
- 可连接不同厚度零件
- 易重新对齐
钎焊软焊有诸多优势但选择连接工艺时常被忽视。用有限种类焊剂填充金属连接多种材料,减少材料库存,为小企业、家庭车间、农场带来巨大成本节约。
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