企業(yè)培訓(xùn)_釬焊技術(shù)培訓(xùn)講義

釬焊技術(shù)在制冷行業(yè)的應(yīng)用及特點(diǎn) 第1章金屬材料基本知識(shí) 1小時(shí) 第2章釬焊的基本原理 1小時(shí) 第3章制冷行業(yè)常用的釬焊材料及特點(diǎn) 2小時(shí) 第5章制冷行業(yè)常用的釬焊接頭的設(shè)計(jì) 1小時(shí) 第5章影響制冷配件釬焊接頭質(zhì)量的因素及控制方法 1小時(shí) 第6章釬焊疑難問題解答 1小時(shí) 第1章金屬材料基本知識(shí) 1 1金屬材料基本概念 金屬 是指具有金屬光澤 良好的塑性 優(yōu)良的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性的物質(zhì) 分為有色金屬和黑色金屬 有色金屬 指鐵 鉻 錳以外的64種金屬 十種常用有色金屬 有色金屬中生產(chǎn)量大 應(yīng)用廣泛的十種金屬 我國一般是指 銅 鋁 鎳 鉛 鋅 鎢 鉬 錫 銻 汞 按密度劃分 輕有色金屬 密度小于4 5克 厘米3 與重有色金屬 密度大于4 5克 厘米3 金屬材料 以金屬或合金制成的材料 習(xí)慣上把某些金屬化合物 碳化鎢 和以半金屬 如硅 為基的材料也包括在內(nèi) 合金 是兩種或兩種以上的金屬元素或金屬元素與非金屬元素所組成的具有金屬特性的物質(zhì) 一般分為有色金屬合金和黑色金屬合金 有色金屬合金 指由一種有色金屬作為基體 加入另一種 或幾種 金屬或非金屬組分所組成的既具有基本金屬通性又具有某些特定性能的物質(zhì) 重有色金屬 一般指密度在4 5以上的有色金屬 有 銅 鎳 鉛 鋅 鈷 鎢 錫 銻 汞 鎘 鉍等 2 常用金屬一般性質(zhì) 3 焊料生產(chǎn)常用金屬牌號(hào)Cu 2 標(biāo)準(zhǔn)陰極銅 Ag 1 一號(hào)銀錠 Zn 0 0號(hào)鋅錠 Cd 0 0號(hào)鎘錠 Sn 0 特號(hào)錫錠 Ni 1 1號(hào)電解鎳 DJMn99 7 電解錳 A00 鋁 0號(hào)鋁錠 Pb 1 1號(hào)鉛錠 Si A B 甲級(jí)硅塊 In 1 1號(hào)銦錠 第2章釬焊的基本原理 焊接的歷史 文字記載 古埃及已開始使用焊接技術(shù)焊接金銀飾品 約4000 6000年 中國秦始皇兵馬俑出土的銅車馬已采用焊接技術(shù) 約2000年 中國最早的關(guān)于焊接的文字記載見于明朝的 天工開物 中華小釬用白銅末 而大釬則竭力揮錘以強(qiáng)合之 釬焊 采用比母材熔點(diǎn)低的金屬材料作釬料 將焊件和釬料加熱到高于釬料熔點(diǎn)但低于母材熔點(diǎn)的溫度 利用液態(tài)釬料潤濕母材 填充接頭間隙并于母材相互擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)連接的方法 根據(jù)使用釬料的不同 可分為硬釬焊 焊接溫度高于450 和軟釬焊 焊接溫度 450 感應(yīng)釬焊 火焰釬焊 典型的火焰釬焊示例 空調(diào)器廠 冰箱廠生產(chǎn)線 2 1釬焊接頭的形成過程釬焊包含這兩個(gè)過程 一 是釬料填滿釬縫的過程 二 是釬料同母材相互作用的過程 如果釬焊時(shí)使用釬劑 則還有一個(gè)釬劑的填縫過程 具體來說 釬焊時(shí) 釬劑在加熱熔化后流入焊件的間隙 同時(shí)熔化的釬劑與母材表面發(fā)生物化作用 從而清凈母材表面 為釬料填縫創(chuàng)造條件 隨著加熱溫度的繼續(xù)升高 釬料開始熔化并填縫 釬料在排除釬劑殘?jiān)⑻钊牒讣g隙的同時(shí) 熔化的釬料與固態(tài)母材之間發(fā)生物化作用 當(dāng)釬料填滿間隙 經(jīng)過一定時(shí)間保溫后就開始冷卻 凝固 完成整個(gè)釬焊過程 在不使用釬劑的場合 如真空釬焊和保護(hù)氣體釬焊 當(dāng)然也就沒有釬劑填縫過程 典型釬焊工藝示例12 滲透良好 填縫良好 2 2釬焊去膜過程2 2 1釬劑去膜在釬焊技術(shù)中利用釬劑去膜是目前應(yīng)用最廣泛的一種方法 一 軟釬劑1 無機(jī)軟釬劑這類釬劑具有很高的化學(xué)活性 去除氧化物的能力很強(qiáng) 能顯著地促進(jìn)液態(tài)釬料對(duì)母材的潤濕 它們的組分為無機(jī)酸和無機(jī)鹽 可用作釬劑的無機(jī)酸有鹽酸 氫氟酸和磷酸等 通常以水溶液或酒精溶液形式使用 也可與凡士林調(diào)成膏狀使用 2 有機(jī)軟釬劑這類釬劑主要使用了四類有機(jī)物 有機(jī)酸 如乳酸 硬脂酸 水楊酸 油酸等 有機(jī)胺鹽 諸如鹽酸苯胺 磷酸苯胺 鹽酸肼 鹽酸二乙胺等 胺和酰胺類有機(jī)物 如尿素 乙二胺 乙酰胺 三乙醇胺等 天然樹脂 主要是松香類的釬劑 二 硬釬劑現(xiàn)有硬釬料主要是以硼砂 硼酸及它們的混合物作為基體 再添加某些堿金屬或堿土金屬的氟化物 氟硼酸鹽等 來獲得合適的活性溫度范圍和增強(qiáng)去除氧化物的能力 硼酸H3BO3為白色六角片狀晶體 可溶于水和酒精 加熱時(shí)分解 形成硼酐B2O3 2H3BO3 B2O3 H2O 硼酐的熔點(diǎn)為580 它能與銅 鋅 鎳和鐵的氧化物形成易熔的硼酸鹽 MeO B2O3 MeO B2O3 第3章制冷行業(yè)常用的釬焊材料及特點(diǎn) 按釬料化學(xué)成分分類根據(jù)組成釬料的主要元素 軟釬料 硬釬料都可分成各種基的釬料 軟釬料分為Bi基 In基 Sn基 Pb基 Cd基 Zn基等 其熔點(diǎn)范圍如圖所示 硬釬料分為Al基 Ag基 Cu基 Mn基 Au基 Ni基等 其熔點(diǎn)范圍如圖所示 3 1釬料 釬劑的分類 釬料型號(hào)是怎樣表示的 根據(jù)GB T6208 1995 釬料型號(hào)表示方法 的規(guī)定 釬料型號(hào)由兩部分組成 中間用隔線 分開 第一部分用一個(gè)大寫英文字母表示釬料的類型 如 S 表示軟釬料 B 表示硬釬料 表3 1原機(jī)械工業(yè)部釬料分類及表示方法 釬劑是如何進(jìn)行分類的呢 1 軟釬劑軟釬劑指的是在450 以下釬焊用的釬劑 2 硬釬劑硬釬劑指的是在450 以上釬焊用的釬劑 3 專用釬劑專用釬劑是為那些氧化膜難于去除的金屬材料進(jìn)行釬焊而專門設(shè)計(jì)的釬劑 4 氣體釬劑氣體釬劑是一種特殊類型的釬劑 按釬焊方法可分為爐中釬焊用氣體釬劑和火焰釬焊用氣體釬劑兩類 3 2釬料 釬劑的性能 在實(shí)際生產(chǎn)中 釬劑應(yīng)滿足哪些性能要求 1 去膜性能通過物理化學(xué)作用 釬劑應(yīng)足以溶解或破壞母材和釬料表面的氧化膜 2 潤濕和保護(hù)性能釬劑在釬焊溫度范圍內(nèi)應(yīng)該具有表面張力小 粘度低和流動(dòng)性好的特點(diǎn) 以利于釬劑和液態(tài)釬料在母材表面的潤濕和鋪展 同時(shí) 釬劑及其作用產(chǎn)物的密度應(yīng)小于液態(tài)釬料的密度 這樣釬劑才能均勻地呈薄層覆蓋在釬料和母材的表面 有效地隔絕空氣 起到保護(hù)作用 3 熔化性能釬劑的熔點(diǎn)應(yīng)低于釬料的熔點(diǎn) 且二者相差不能過大 這樣才能保證釬劑在釬料熔化之前有效地發(fā)揮作用 去除釬縫間隙和釬料表面的氧化膜 為釬料的潤濕鋪展準(zhǔn)備條件 4 熱穩(wěn)定性能釬劑在加熱過程中應(yīng)保持其成分和作用穩(wěn)定不變 不致于發(fā)生釬劑組分的分解 蒸發(fā)或碳化而喪失其應(yīng)有的作用 一般要求釬劑具有不小于100 的熱穩(wěn)定溫度范圍 5 除渣性能釬劑及其作用產(chǎn)物的密度應(yīng)小于液態(tài)釬料的密度 以利于液態(tài)釬料在填縫時(shí)將它們從間隙中排出 防止它們滯留在釬縫中形成夾渣 此外 釬劑在釬焊后所形成的殘?jiān)鼞?yīng)當(dāng)容易清除 6 腐蝕性和毒性釬劑及其殘?jiān)粦?yīng)對(duì)母材和釬縫有強(qiáng)烈的腐蝕作用 也不應(yīng)具有毒性或在使用中析出有害氣體 事實(shí)上 實(shí)用的釬劑并不總能全面滿足上述的性能要求 特別是在去膜能力和腐蝕作用兩種性能之間往往存在難以克服的矛盾 通常只能在滿足去膜能力要求的前提下依靠工藝措施來防止其腐蝕作用 目前 冰箱和空調(diào)器的釬焊生產(chǎn)中主要采用低銀或無銀含磷釬料釬焊銅和銅合金件 表2 2列出了常用于釬焊銅及銅合金銀釬料的成分和性能 除了銀基釬料以外 銅磷釬料也是在生產(chǎn)上廣泛應(yīng)用的空氣自釬劑釬料 含磷的銅基釬料在釬焊銅及銅合金時(shí)都具有自釬作用 我們將這種具有自釬作用的釬料稱為自釬釬料 表2 3列出了常用的銅磷釬料的成分及性能 表3 2銀釬料的成分及性能 表3 3銅磷釬料的成分及性能 3 3釬料 釬劑的作用 釬劑有什么作用呢 不同類型的釬劑 具有不同的基體組分 硬釬劑的基體組分多采用熱穩(wěn)定性較好的金屬鹽或金屬鹽系統(tǒng) 如 QJ101中的氟硼酸鉀 KBF4 QJ102中的氟化鉀 KF 釬劑中基體組分的作用是 使釬劑具有需要的熔點(diǎn) 起到溶解釬劑中其它組分的作用 鋪展時(shí)形成致密的液膜 覆蓋母材和釬料表面 防止空氣的氧化作用 怎樣合理地使用釬劑呢 釬焊時(shí)大多數(shù)都采用常溫下是固態(tài) 經(jīng)加熱后會(huì)熔化的粉末狀釬劑 在冰箱和空調(diào)器的釬焊生產(chǎn)中 把釬劑施加到接頭上去的主要方法有三種 用釬料絲隨時(shí)蘸取填加到接頭區(qū) 預(yù)先調(diào)成糊狀 用釬料絲端部蘸取填加到接頭區(qū) 焊前調(diào)成糊狀 預(yù)先刷到釬料絲上 1 釬焊過程中 液態(tài)釬料在毛細(xì)填縫的同時(shí)就與母材發(fā)生相互作用 這種相互作用的推動(dòng)力則來源于釬料與母材間的濃度梯度所造成的擴(kuò)散 一種作用為母材向液態(tài)釬料中的溶解 二是釬料組分向母材中的擴(kuò)散 2 冷卻 形成釬焊接頭 性能取決于上述作用的結(jié)果 釬料的作用 如何正確選擇釬料應(yīng)從經(jīng)濟(jì)角度 使用要求 釬料和母材的相互匹配 釬焊加熱等方面進(jìn)行綜合考慮來確定 從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā) 在能保證釬焊接頭質(zhì)量的前提下 應(yīng)選用價(jià)格便宜的釬料 從使用要求出發(fā) 對(duì)釬焊接頭強(qiáng)度要求不高的 可以用軟釬料釬焊 對(duì)釬焊接頭強(qiáng)度要求比較高的 則應(yīng)用硬釬料釬焊 對(duì)在低溫下工作的軟釬料釬焊接頭 應(yīng)使用含錫量低 或添加有防止發(fā)生冷脆性元素 如銻 的釬料 3 4釬料 釬劑的設(shè)計(jì)與選擇 選擇釬料時(shí)又必須考慮釬焊溫度對(duì)母材性能的影響 對(duì)于異種材料的釬焊 應(yīng)考慮不同材料的熱膨脹系數(shù)的差別而引起的釬縫開裂等現(xiàn)象 對(duì)于陶瓷或硬質(zhì)合金刀具的釬焊 上述問題尤為突出 應(yīng)選用熔點(diǎn)低的釬料 對(duì)于異種母材 應(yīng)選用膨脹系數(shù)介于兩者之間的釬料 釬焊加熱方法也影響釬料的選用 總之 釬料的選擇是一個(gè)綜合問題 應(yīng)從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)設(shè)計(jì)要求母材性能及現(xiàn)有的釬焊設(shè)備等通盤進(jìn)行考慮 1 母材和釬料的考慮母材及釬料的種類是選擇釬劑首先應(yīng)當(dāng)考慮的因素 例如 用錫鉛釬料釬焊銅時(shí) 可用活性較小的松香釬劑 有機(jī)軟釬劑 釬焊鋼時(shí)可用活性較強(qiáng)的氯化鋅水溶液 無機(jī)軟釬劑 釬焊不銹鋼時(shí)可選用活性很強(qiáng)的氯化鋅鹽酸溶液 無機(jī)軟釬劑 2 釬焊方法的考慮不同的釬焊方法對(duì)釬劑提出了不同的要求 如用電阻釬焊時(shí) 釬劑應(yīng)具有一定的導(dǎo)電性 用浸粘釬焊時(shí) 釬劑應(yīng)去除水分 以免沸騰和爆炸 3 釬焊溫度的考慮釬焊溫度是由母材和釬料決定的 選擇釬劑時(shí)要使其熔化溫度與釬焊溫度相適應(yīng) 釬劑的熔點(diǎn)應(yīng)低于釬料的熔點(diǎn) 以使釬料在熔化前便由熔化的釬劑所覆蓋沒 并為釬料的潤濕鋪展準(zhǔn)備條件 為了防止釬劑的蒸發(fā) 釬劑的沸點(diǎn)應(yīng)比釬焊溫度高 釬劑的最低活性溫度不能比釬料的熔化溫度低得太多 否則氧化膜去除過早 隨后還會(huì)重新生成 而釬劑已消耗完 這點(diǎn)對(duì)于釬焊時(shí)間長 加熱速度緩慢的釬焊過程尤為重要 4 釬縫形狀的考慮對(duì)于釬縫形狀復(fù)雜的釬焊接頭 由于釬焊后釬劑及其殘?jiān)蝗菀淄耆コ?因此應(yīng)選擇腐蝕性小且易去除的釬劑 3 5無鎘 無鉛釬料的特點(diǎn)及發(fā)展方向 RoHS指令 2006年39號(hào)部令 2007年3月1日 2007年7月1日起 在家電產(chǎn)品上禁止使用含鎘 含鉛的材料 含鎘量 100ppm 含鉛量 1000ppm對(duì)策 選用無鎘 無鉛材料 改變工藝 成本可能會(huì)提高 第4章制冷行業(yè)常用的釬焊接頭的設(shè)計(jì) 4 1釬焊接頭形式對(duì)釬焊接頭質(zhì)量的影響 在實(shí)際的銅管套接釬焊生產(chǎn)中 當(dāng)兩個(gè)管子的徑向間隙很小時(shí) 一般在0 05mm 0 25mm之間時(shí) 釬焊時(shí)都存在毛細(xì)作用 4 2不同釬料 釬劑對(duì)釬焊接頭設(shè)計(jì)的要求 間隙的大小與釬料和母材的性質(zhì) 釬焊溫度 釬焊時(shí)間 釬料的安置等有直接關(guān)系 一般釬料與母材的相互作用較弱 則要求較小的間隙 母材與釬料的相互作用較弱 就要求較大的間隙 應(yīng)該指出 這里所要求的間隙是指在釬焊溫度下的間隙 與室溫時(shí)不一定相同 用釬劑釬焊時(shí) 接頭的間隙應(yīng)選得稍大一些 因?yàn)殁F焊時(shí)熔化的釬劑先流入接頭 熔化的釬料后流進(jìn)接頭 將熔化的釬劑排出間隙 當(dāng)接頭間隙太小時(shí) 熔化的釬料難以將釬劑完全排出間隙 從而形成夾渣 真空或氣體保護(hù)釬焊時(shí) 不會(huì)發(fā)生上述排渣的過程 接頭間隙可選擇稍小些 不同的母材應(yīng)用不同的釬料時(shí)所選取的間隙值 4 3不同釬焊工藝對(duì)釬焊接頭設(shè)計(jì)的要求 1 火焰釬焊 間隙范圍可略寬 2 爐中釬焊 間隙范圍應(yīng)嚴(yán)格控制 3 感應(yīng)釬焊 間隙范圍應(yīng)適當(dāng) 釬料的放置方式有哪些用于填縫的釬料 既可以在釬焊過程中送給 也可以在釬焊前預(yù)先放置 對(duì)于低生產(chǎn)率的釬焊方法 如烙鐵釬焊和火焰釬焊 一般采用手工送給方式 使用棒狀 條狀和管狀的釬料 對(duì)于高生產(chǎn)率的釬焊方法 如爐中釬焊方法等 廣泛采用的是預(yù)先放置方式 使用絲狀 條狀 箔片狀及膏狀等形態(tài)的釬料 釬料的預(yù)先放置方式有哪些釬料在焊件上的預(yù)先放置方式有明置方式和暗置方式兩種 一般而言 對(duì)于薄件或簡單的釬焊面積不大的接頭 宜采用明置方式 對(duì)于釬焊面積大或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的接頭 宜采用暗置方式 并將釬料槽開在較厚的零件上 第5章影響制冷配件釬焊接頭質(zhì)量的因素及控制方法 5 1釬料 釬劑的影響5 2釬焊工藝的影響5 3環(huán)境因素的影響 釬焊制冷系統(tǒng)管路時(shí) 常見的釬焊接頭缺陷如圖所示 未釬透 夾渣 無圓角 釬縫氣孔缺陷產(chǎn)生的原因 此外 釬劑在加熱過程中可能分解出氣體 母材或釬料中某些高蒸汽壓元素的蒸發(fā)以及溶解在液態(tài)釬料中的氣體在釬料凝固時(shí)的析出 這些氣體在釬料凝固前如來不及全部排出釬縫 也會(huì)形成氣孔 釬劑夾渣缺陷的產(chǎn)生原因 未釬透缺陷的產(chǎn)生原因 無圓角缺陷的產(chǎn)生原因 怎樣防止無底圓角缺陷的產(chǎn)生在冰箱與空調(diào)器制冷系統(tǒng)管路釬焊時(shí) 為防止無底圓角缺陷的產(chǎn)生 要求釬焊工在釬焊套接管路時(shí)遵循以下幾點(diǎn)要求 1 注意釬劑的活性 若發(fā)現(xiàn)釬劑活性不好時(shí) 應(yīng)查看釬劑是否過期或失效 如果沒有過期或失效 應(yīng)重新選擇其它型號(hào)或其它工廠生產(chǎn)的釬劑 若釬劑已過期或失效 則應(yīng)更換合格的釬劑 2 注意正確地進(jìn)行加熱 要對(duì)釬焊工件均勻加熱 防止只在局部加熱 3 添加釬料時(shí) 適當(dāng)?shù)剡x擇釬料的送給量 釬料不能過多 也不能過少 釬料過少時(shí) 會(huì)發(fā)生無底圓角缺陷 釬料過多時(shí) 則會(huì)產(chǎn)生焊瘤 無底圓角是釬縫中很難從外觀直接檢查到的缺陷 這就要求氣體火焰釬焊工應(yīng)嚴(yán)格按照工藝要求操作 避免無底圓角的發(fā)生 怎樣防止未釬透缺陷的產(chǎn)生 在冰箱與空調(diào)器制冷系統(tǒng)管路釬焊時(shí) 為防止未釬透缺陷的產(chǎn)生 要求釬焊工在釬焊套接管路時(shí)遵循以下幾點(diǎn)要求 1 釬焊工件的接頭間隙不能過大也不能過小 要采用合適的接頭間隙 同時(shí) 套接的管路不能傾斜 傾斜的管路會(huì)造成接頭間隙一邊過大 另一邊過小 2 釬焊前 要對(duì)釬焊工件進(jìn)行處理 當(dāng)釬焊前表面準(zhǔn)備不充分時(shí) 也會(huì)造成未釬透缺陷的出現(xiàn) 3 注意釬劑的活性 當(dāng)釬劑活性不良時(shí) 應(yīng)查看釬劑是否過期或失效 如果沒有過期或失效 應(yīng)重新選擇其它型號(hào)或其它工廠生產(chǎn)的釬劑 若釬劑已過期或失效 則應(yīng)更換合格的釬劑 4 釬焊加熱過程中 要加熱均勻 加熱溫度不能過高 也不能過低 在防止釬縫未釬透缺陷產(chǎn)生時(shí) 要求釬焊工人具有很高的操作水平 這就決定釬焊工在實(shí)際生產(chǎn)過程中 要不斷提高自身的操作水平 提高自身素質(zhì) 氣體火焰釬焊工為防止釬縫不致密性缺陷產(chǎn)生 應(yīng)做好哪些工作