文档介绍：第二章焊接
第二章焊接
钎焊
氩弧焊
等离子体焊接
电子束焊接
焊接概述
焊接:是一种永久性连接金属材料的工艺方法。
实质:用加热或加压力等手段借助于金属原子的结合与扩散作用,使分离的金属材料牢固的连接起来。
4-1 钎焊概述
定义:依靠在焊接高温下的液态焊料填满固态接头的间隙而形成金属间结合的一种工艺方法。
特点:
钎焊过程中基金属不熔化,可保持零件的形状、尺寸、和表面光洁度。
可进行很小、很薄的零件与很厚、很大零件之间的连接,特别对于由许多零件组成的表面光洁度和尺寸要求很高的器件制造十分的有利。如陶瓷与金属的封接:在陶瓷表面烧结上一层几~几十微米的金属层,再与金属零件钎焊。
基体金属加热温度较低,组织和机械性能变化小,产生的应力和变形也小。
熔化的焊料靠毛细力吸收并保持在接头的间隙中,具有良好的真空气密性。
有利于回收、更换零件。利用再次加热就可使零件脱焊、拆焊或重新焊接。
多边焊缝可一次钎焊完成。
焊料的分类
按熔化温度分
软焊料:熔点450℃以下
铅锡合金(焊锡)接头强度低,不超过70MPa
硬焊料:(450℃以上)
铜基、银基、镍基,接头强度高,200MPa以上。
由于排气时一般要经过500-600℃或更高温度的长时间烘烤除气,因此,管内零件和管壳零件通常采用硬焊接。
一、液态焊料在基金属表面的湿润及其毛细作用
熔化的焊料与基体金属可分为:湿润与不湿润
要形成牢固连接,焊料必须与基体金属紧密接触,即:液态焊料必须很好的湿润基体金属。
要得到牢固的焊缝,焊料液滴必须具有在基金属表面上很好的漫流为薄层的性能。
漫流性与湿润性与钎焊温度有关:湿润性好,漫流性好;温度高,粘度小,漫流性好。(选择合适的焊料及控制钎焊温度!)
3. 毛细作用
焊料能否填满焊缝,取决于它的毛细作用或毛细作用与重力之和(垂直)
re 为液体的表面张力,θ为湿润角,d为直径
θ>90°:不湿润,h为负值
θ<90°:湿润,h>0
h∝1/d d小,h 大,但d太小,气体不易排除,易被污物所填塞,反而影响焊料爬升。
水平焊缝与重力无关,填充距离由焊料重量和与基金属作用情况决定。
1).焊料和基金属成分:决定性影响
相互溶解或形成化合物,湿润性好。互不溶解湿润性差。如 Ag、Fe互不溶解。Ag在1000-1200摄氏度稍溶于Ni,银在镍基合金的湿润性比在铁基合金上好。
改善措施:在焊料中加入能溶于基金属的第三种元素,如钯、锰能溶入Fe中,Ag中加入Pd、Mn提高Ag焊料在不锈钢上的湿润性。Cu在Fe中只能局部溶解,Cu中加入钎焊温度下能较多的溶于Fe中的元素,如Ni、Cr、Si等,湿润性得到改善。
2)加热温度的影响
温度升高,液态焊料表面张力随温度升高而下降,引起θ下降,湿润性好。
3)基体金属的表面情况
氧化物对湿润性有大的影响,妨碍基体金属原子和液体,焊料原子的直接接触角,削弱其附着力,使附着力从液体焊料的内聚力,湿润性变差。
解决办法:1、出去表面氧化层。2、使用还原性气体或其他措施除去氧化层
4)与基金属表面光洁度有关
纹路其毛细作用,提高漫流性抛光过的金属表面上漫流性差一些。
二、液体焊料与基体金属的相互作用
:钎焊的重要过程之一
二者能相互溶解,则基金属向焊料中溶解,溶解量取决于相互作用的性质,加热温度、加热时间、焊料用量,能形成固溶体或简单共晶体时,随着温度升高而增快。
焊料数量增多,溶解量大,元素扩散速度快,溶解速度快。如,铜焊料、钎焊镍零件.
有利方面
形成固溶体——具有良好的强度和塑性。
基体金属溶入焊料后,熔点升高时,有利形成很薄的固溶体,固溶体层很薄——用铜或银铜焊料钎焊镀镍零件时,熔料不会将镀层溶解掉,镍层起到保护作用。
不利方面:
选用焊料不当或工艺处理不当,会形成金属间化合物——脆,强度降低。有些焊料冷却到某一温度以下,形成金属化合物(如某些金铜焊料410℃以下)
解决办法:从500℃骤冷到室温,降低形成化合物的时间。