釬焊工藝.doc

目錄一、前言2二、釬焊原理21、液態(tài)釬料的填縫原理22、釬料與焊件金屬的相互作用3三 、銅管溫度與釬料的關(guān)系4四、氣體火焰釬焊操作技術(shù)41、焊前清理52、清潔度檢驗53、接頭安裝54、安裝檢驗55、充氮保護66、冷卻作業(yè)67、調(diào)節(jié)火焰78、焊炬及焊嘴選擇99、加熱910、加入釬料、釬劑1011、加熱保持1112、焊后處理1113、焊后檢驗11五、常見釬焊缺陷及處理對策12六、補焊的技術(shù)要求13七、安全技術(shù)14釬焊工藝規(guī)程一、前言釬焊是三大焊接方法（熔焊、壓焊、釬焊）的一種。釬焊是采用比焊件金屬熔點低的金屬釬料，將焊件和釬料加熱到高于釬料、低于焊件熔化溫度，利用液態(tài)釬料潤濕焊件金屬，填充接頭間隙并與母材金屬相互擴散實現(xiàn)連接焊件的一種方法。釬焊與熔焊相比，有下列優(yōu)點：a）釬焊時焊件不熔化。在大多數(shù)情況下，釬焊溫度比焊件金屬熔點低得多，因此，釬焊后工件組織和機械性能變化小，應(yīng)力及變形小。b）可以釬焊任意組合的金屬材料，可以釬焊金屬與非金屬。c）可以一次完成多個零件的釬焊或套疊式、多層式結(jié)構(gòu)焊件的釬焊。d）可以釬焊極細極薄的零件，也可以釬焊厚薄及粗細差別很大的零件。e）可以將某些材料的釬焊接頭拆開，重復進行釬焊。釬焊的不足之處是：a）釬焊接頭的比強度較熔焊低，因此常用搭接接頭型式來提高承載能力。b）釬焊工件連接表面的清理工件和工件裝配質(zhì)量要求都很高。釬焊，按所用的熱源不同，可分為：火焰釬焊、感應(yīng)釬焊、烙鐵釬焊、電阻釬焊及爐中釬焊等?？照{(diào)制冷系統(tǒng)中釬焊采用火焰釬焊的方法，其通用性大、工藝過程較為簡單，但火焰釬焊手工操作，加熱溫度和時間難以把握，因此要求操作人員具備熟練的操作技巧。本手冊主要介紹空調(diào)制冷系統(tǒng)生產(chǎn)、安裝有關(guān)火焰釬焊方面內(nèi)容。二、釬焊原理釬焊是利用液態(tài)釬料填滿釬焊金屬結(jié)合面的間隙面形成牢固接頭的焊接方法，其工藝過程必須具備兩個基本條件。a）液態(tài)釬料能潤濕釬焊金屬并能致密的填滿全部間隙；b）液態(tài)釬料與釬焊金屬進行必要的物理、化學反應(yīng)達到良好的金屬間結(jié)合。1、液態(tài)釬料的填縫原理釬焊時，液態(tài)釬料是靠毛細作用在釬縫間流動的，這種液態(tài)釬料對母材金屬的浸潤和附著的能力稱之為潤濕性。液態(tài)釬料對釬焊金屬的潤濕性越好，則毛細作用越強，因此填縫會更充分。影響釬料潤濕性的因素有以下方面：1） 釬料和焊件金屬成分影響若釬料和釬焊金屬在液態(tài)不互溶和固態(tài)不互溶，也不形成化合物，則它們之間的潤濕性很差；若能液態(tài)互溶、固態(tài)互溶或形成化合物，則它們之間的潤濕性很好。2） 釬焊溫度的影響溫度的升高，可明顯地改善潤濕性。但溫度過高，潤濕性太好，會造成釬料流失，還會因過火而產(chǎn)生熔蝕現(xiàn)象。因此，在釬焊過程中，選擇合適的釬焊溫度是很重要的。3） 焊件金屬表面清潔度金屬表面的氧化物及油污等雜質(zhì)會阻礙釬料與焊件金屬的接觸，使液態(tài)釬料聚成球狀而很難鋪展，因此，釬焊時必須保證焊件金屬接頭處表面清潔。4） 焊件金屬表面粗糙度通常釬料在粗糙表面的潤濕性比光滑面好。這是由于縱橫交錯的紋路對液態(tài)釬料起到特殊的毛細作用。2、釬料與焊件金屬的相互作用1）釬焊金屬向釬料的溶解從宏觀上看，釬焊過程中釬焊金屬不熔化，但是從微觀上看，在液態(tài)釬料和固態(tài)釬焊金屬之間發(fā)生釬焊金屬向釬料中溶解和釬料向釬焊金屬擴散的相互擴散反應(yīng)。釬焊金屬在釬焊過程中向釬料的溶解，實為釬焊金屬表面的微區(qū)熔化。釬焊金屬向釬料的溶解將導致如下后果：改變釬料原來的成分，使釬料合金化，一般來說，可以提高釬縫的強度；釬焊金屬溶解過多會使釬料熔點的粘度升高，使填縫能力下降；過度的溶解使表面出現(xiàn)溶蝕的缺陷，嚴重時出現(xiàn)溶穿。影響釬焊金屬向釬料溶解的因素有：a）釬料的釬焊金屬成分的影響 凡是釬料在釬焊金屬上有好的潤濕性，能順利進行釬焊的情況下，釬焊金屬在液態(tài)釬料中都會發(fā)生一定程度的溶解。b）溫度的影響 釬焊溫度愈高，則溶解量愈大，溶解速度也愈快。為了防止釬焊金屬溶解過多，釬焊溫度不宜過高。c）保溫時間的影響 釬焊金屬在液態(tài)釬料中的擴散速度較快，保溫時間長，溶解量大，達到飽和狀態(tài)后，保溫時間增長，溶解量不再增多。但釬縫圓角處聚集釬料較多，保溫時間增長，就使溶解量明顯增多，所以釬縫圓角是最容易產(chǎn)生溶蝕的部位。2）釬料組分向釬焊金屬的擴散液態(tài)釬料填滿釬焊金屬間隙時，釬焊組分由于與釬焊金屬組分的差別或濃度的差別。必然發(fā)生釬料組分向釬焊金屬擴散的過程。擴散量大小主要與濃度梯度、擴散系數(shù)、溫度和保溫時間等因素有關(guān)。3）釬焊接頭成分和組織由于釬料和釬焊金屬之間的冶金反應(yīng)，使釬焊接頭（釬縫）具有化學成分和組織不均勻的特點。釬焊接頭可粗略地劃分為擴散區(qū)、界面區(qū)和中心區(qū)三個部分。a）纖縫中心區(qū) 主要由釬料組成，也有釬焊金屬的溶解。b）界面區(qū) 由釬焊金屬向釬料溶解而形成的，成分的組織比較復雜。c）擴散區(qū) 主要由釬焊金屬組成，也有從釬料擴散來的元素。三 、銅管溫度與釬料的關(guān)系1、磷銅釬料在640810熔化，銀釬料在710793熔化，銅管1080熔化。2、銅管的色溫標準550 暗褐色 700800 紅色 900 橙色 1000 黃色四、氣體火焰釬焊操作技術(shù)所謂氣體火焰釬焊是利用可燃氣體與氧氣混合燃燒的火焰進行加熱的一種釬焊方法。一般情況下，氣體火焰釬焊的操作流程如下圖所示。焊前清理檢驗NO接頭安裝OK檢驗NO充氮保護、冷卻作業(yè)OK火焰調(diào)節(jié)加 熱加入釬料釬劑焊后處理保 溫焊接檢驗結(jié) 束異常處理OKNO1、焊前清理焊前要清除焊件表面及接合處的油污、氧化物、毛刺及其雜物，保證銅管端部及接合面的清潔與干燥，另外還需要保證釬料的清潔與干燥。焊件表面的油污可用丙酮、酒精、汽油或三氯已烯等有機溶液清洗，此外熱的堿熔液除油污也可以得到很好的效果，對于小型復雜或大批零件可用超聲波清洗。表面氧化物及毛刺可用化學浸濕方法，然后在水中沖洗干凈并加以干燥。對于銅管，必須用去毛刺機去除兩端面毛刺，然后用壓縮空氣（壓力P=0.6MPa）對銅管進行吹掃，吹干凈銅屑。2、清潔度檢驗一般的焊件在焊前已有專門的清潔工序（如酸洗），但仍有可能因處理工序不佳或儲存方式不正確而使焊件表面留有油污或水份，因此在接頭裝配和焊接前仍需要以目視和觸摸的方式檢驗焊件表面的清潔度和干燥度，若發(fā)現(xiàn)焊件不干凈、潮濕或被氧化，應(yīng)挑出來重新處理方可焊接。另外，焊料被污染應(yīng)放棄使用或清洗后再使用。3、接頭安裝釬焊的接頭形式有對接、搭接、T型接、卷邊拉及套接等方式，制冷系統(tǒng)所采用的均為套接方式，不得采用其它接頭方式。1）釬焊間隙釬焊接頭的安裝須保證合適均勻的釬縫間隙，針對所使用的銅磷釬料，要求釬縫間隙（單邊）在0.05mm0.10mm之間。間隙過大：會破壞毛細作用而影響釬料在釬縫中的均勻鋪展，另外，過大的間隙也會在受壓或振動下引起焊縫破裂和出現(xiàn)半堵或堵現(xiàn)象；間隙過小：會防礙液態(tài)釬料的流入，使釬料不能充滿整個釬縫使接頭強度下降；釬縫間隙不均勻：會妨礙液態(tài)釬料在釬縫中的均勻鋪展，從而影響釬焊質(zhì)量。2）套接長度對于套接形式的釬焊接頭，選擇合適的套接長度是相當重要的。一般銅管的套接長度在5mm-15mm，（注：壁厚大于0.6mm直徑大于8mm的管，其套接長度不應(yīng)小于8mm）；毛細管的套接長度在10mm-15mm。若套接管長度過短易使接頭強度（主要指疲勞特性和低溫性能）不夠，更重要的是易出現(xiàn)焊堵現(xiàn)象。4、安裝檢驗接頭安裝完畢后，應(yīng)檢驗釬焊接頭是否的變形、破損及套接長度是否合適，如圖所示不良接頭應(yīng)力求避免，若出現(xiàn)不良接頭應(yīng)拆除重新安裝后方可焊接。這里是以銅管的套接為例來說明接頭安裝檢驗，銅管與法蘭的套接與此相同。5、充氮保護接頭安裝經(jīng)檢查正常后開啟充氮閥進行充氮保護，以防止銅管內(nèi)壁受熱而被空氣氧化，焊前的充氮時間要求應(yīng)依據(jù)具體工序的作業(yè)指導書要求，為保證焊前和焊接后有充足的氮氣保護，對充氮要求如下表所示。一般來說。預(yù)充式(短時置換)停留的時間為3-5秒就需快速焊接。管徑(mm)氮氣流量（焊接中）(L/min)焊后保持時間(S)氮氣壓力(MPa)1043預(yù)充式(短時置換)邊充邊焊(連續(xù)置換)10660.050.20.050.16、冷卻作業(yè)1）冷卻方法的分類a）浸入式冷卻將需要冷卻的部品完全浸沒在水中進行釬焊的作業(yè)方法。b）噴淋式冷卻向需要冷卻的部品連續(xù)地淋水進行釬焊的作業(yè)方法。c）濕布式冷卻用含水的濕布包裹需要冷卻的部品進行釬焊的作業(yè)方法。d）非接觸式冷卻通過連續(xù)水流冷卻工裝外壁，來冷卻部品進行釬焊的作業(yè)方法。2）冷卻方法的選擇原則確保冷卻部品充分冷卻，在釬焊的過程中，部品的非耐熱部份最高溫度不超過120;便于操作，不影響釬焊質(zhì)量和工作效率。3）再冷卻為了防止釬焊余熱使非耐熱部品的溫度上升，釬焊完成后，必須將釬焊部品浸入水中或淋水進行冷卻，使溫度降至室溫。7、調(diào)節(jié)火焰1）焊接氣體的組成焊接氣體由助燃氣體（氧氣）和可燃氣體（液化石油氣-LPG）兩部分組成，LPG的主要成分是丙烷（C3H8）、丁烷（C4H10）及一定量的丙烯（C3H6）和丁烷（C4H8）等碳氫化合物。此外為了增加液態(tài)釬料潤溫性及防止銅管外表被氧化，在O2-LPG混合氣體中加入了氣體助焊劑（其主要成分為硼酸三甲酯，要求含量為55-65%），三種氣體混合物燃燒溫度可達2400攝氏度。2）火焰的分類O2-LPG氣體火焰可根據(jù)氧氣與LPG的混合比不同,有三種不同性質(zhì)的火焰：氧化焰、中性焰和還原焰（亦叫碳化焰），三種火焰。如圖所示。當O2與LPG的體積比為3.5時為中性焰，小于3.5時為還原焰，大于3.5時則為氧化焰。3）火焰調(diào)節(jié)方法首先打開LPG氣閥，點火后調(diào)節(jié)氧氣閥調(diào)出明顯的碳化焰后再緩慢調(diào)大氧氣閥直到白色外焰距藍色24mm，此時外焰輪廓已模糊，即內(nèi)焰與焰心將重合，此時的火焰為中性焰，再調(diào)大氧氣則變?yōu)檠趸?，氧化焰的焰心呈白色，其長度隨氧氣量增大而變短。焊接銅管時應(yīng)使用中性焰，盡量避免用氧化焰和碳化焰，氣體助焊劑流量大小則需調(diào)到外焰呈亮綠色,另外也可依據(jù)焊后銅管的顏色來調(diào)節(jié)氣體助焊劑,當焊后銅管有變黑的傾向時,則應(yīng)調(diào)大氣體助焊劑的流量,直到焊后銅管呈紫色為止。焊接時，氧氣與LPG的壓力選擇如下表：焊接材料釬料釬劑供氣壓力(MPa)LPGO2紫銅紫銅磷銅釬料氣體助焊劑0.05-0.090.4-0.8黃銅紫銅鋼銅銀釬料氣體助焊劑+固體助焊劑8、焊炬及焊嘴選擇使用通用焊炬進行釬焊時，最好使用多孔噴嘴（通常叫梅花嘴），此時得到的火焰比較分散，溫度比較適當，有利于保證均勻加熱。焊炬及焊嘴的選擇見下表：1）焊炬的選擇銅管直徑（mm）12.712.719.0519.05焊炬型號H01-6H01-12H01-022）焊嘴的選擇銅管直徑（mm）1612.79.539.536.356.35和毛細管單孔嘴型3號2號1號/梅花嘴型4號3號2號1號以上兩表是選擇焊炬和焊嘴的一般原則，在實際選擇中，還應(yīng)考慮銅管的壁厚。也就是說，必須根據(jù)銅管的直徑和壁厚，綜合選擇焊炬和焊嘴。9、加熱針對現(xiàn)有的情況，焊接有三種位置：豎直焊、水平焊、倒立焊。如下圖所示：三種施焊方式，加熱方法如下圖所示，管徑大且管壁厚時，加熱應(yīng)近些。為保證接頭均勻加熱，焊接時使火焰沿銅管長度方向移動，保證杯形口和附近10mm范圍內(nèi)均勻受熱，但倒立焊時，下端不宜加熱過多，若下端銅管溫度太高，則會因重力和鋪展作用使液態(tài)釬料向下流失。注意事項：a）管徑較大時應(yīng)選用大號的焊嘴，反之則用小號的焊嘴；b）毛細管焊接時應(yīng)盡可能避免直接對毛細管加熱；c）管壁厚度不同時應(yīng)著重對厚壁加熱；d）螺紋管釬焊時，加熱和保溫時間比光銅管的時間要短些，以防釬料流失；e）先加熱插入接頭中的銅管，使熱量傳導至接頭內(nèi)部。10、加入釬料、釬劑1）釬料加入方法當銅管和杯形口被加熱到焊接溫度時呈暗紅色，需從火焰的另一側(cè)加入釬料，如果釬焊黃銅和紫銅，則需先加熱釬料，焊前涂覆釬劑后方可焊接。釬料從火焰的另一側(cè)加入，有三方面的考慮，其一：防止釬料直接受火焰加熱而因溫度過高使釬料中的磷被蒸發(fā)掉，影響焊接質(zhì)量；其二：可檢測接頭部分是否均勻達到焊接溫度；其三：釬料從低溫側(cè)向高溫潤濕鋪展，低溫處釬料填縫速度慢，所以讓釬料在低溫處先熔化、先填縫，而高溫側(cè)填縫時間要短些，這樣可使釬料不致于在低溫處填縫不充分而高溫側(cè)填縫過度而流失，也就是使釬料能均勻填縫。焊接時，可能出現(xiàn)焊料成球狀滾落到接合處而不附著于工件表面的現(xiàn)象，可能的原因是：被焊金屬未達到焊接溫度而焊料已熔化或被焊金屬不清潔。2）釬料的用量以磷銅釬料（2500mm）為例，在合理的間隙條件下，通過實際測量，與銅管直徑相對應(yīng)的釬料用量標準如下表：銅管直徑（mm）消耗重量（g）消耗長度（mm）6.350.35109.530.361112.70.571515.881.123319.051.5544221.9244.625.42.9783283.9111031.754.6713011、加熱保持當觀察到釬料熔化后，應(yīng)將火焰稍稍離開工件，焊嘴離焊件40-60mm范圍，等釬料填滿間隙后，焊炬慢慢移開接頭，繼續(xù)加入少量釬料后再移開焊炬和釬料。12、焊后處理焊后應(yīng)清除焊件表面的雜物，特別是黃銅與紫銅焊接后應(yīng)用清水清洗或砂紙打磨焊件表面，以防止表面被腐蝕而產(chǎn)生銅綠，自動焊接時應(yīng)用最后一排槍噴出出氣體助焊劑的氛圍中冷卻，防止高溫的銅管在冷卻過程中被氧化。注意事項：a）目視檢查釬焊部位，不應(yīng)有氣孔、夾渣、未焊透、搭接未溶合等；b）去除表面的焊劑和氧化膜；c）用水冷卻的部件，必須用氣槍吹干水份；d）按規(guī)定定置擺放所有部件，避免碰傷、損壞。13、焊后檢驗對釬焊接的質(zhì)量要求如下：a）焊縫接頭表面光亮,填角均勻,光滑圓弧過度。b）接頭無過燒、表面嚴重氧化、焊縫粗糙、焊蝕等缺陷。c）焊縫無氣孔、夾渣、裂紋、焊瘤、管口堵塞等現(xiàn)象。d）部件焊接成整機后，進行氣密試驗時，焊縫處不準有制冷劑泄漏。關(guān)于焊后泄漏檢驗，一般有三種方法；1）壓力檢漏給焊后的熱交換器充0.5MPa以上的N2或干燥空氣，然后對釬焊接頭噴灑中性的洗滌劑，觀察10秒鐘內(nèi)有無氣泡產(chǎn)生，若有氣泡產(chǎn)生則判為泄漏，需補焊或重焊。此方法檢驗精度較低。2）鹵素檢漏此方法用于充冷媒后的熱交換器檢漏。將鹵素檢漏儀的精度選擇為2g/年，用探針沿各焊接頭移動（探針離工件應(yīng)保持在12mm以內(nèi)，移動速度為2050mm/s），若制冷劑泄漏速度大于2g/年，則檢漏儀將自動報警。此方法較壓力檢漏精度高，但受人為因素影響較大。3）真空箱氦質(zhì)譜檢漏向熱交換器中充入一定壓力的氦氣，然后將其放入真空箱，并對真空箱抽真空至20Pa，此時通過探測儀檢驗真空箱中是否有熱交換器泄漏出的氦氣。此方法比鹵素檢驗更高，但它僅能檢驗熱交換器是否有泄漏，而不能檢查出具體的泄漏位置。釬焊后應(yīng)立刻檢查焊縫是否飽滿、圓滑、填縫是否充分、是否有氧化、焊蝕、氣孔、夾渣、漏氣及焊堵塞等現(xiàn)象，若檢查發(fā)現(xiàn)有異常，則依“常見釬焊缺陷及處理對策”進行異常處理。五、常見釬焊缺陷及處理對策缺陷特征產(chǎn)生原因處理措施預(yù)防措施釬焊未填滿接頭間隙部分未填滿1 間隙過大或過?。? 裝配時銅管歪斜；3 焊件表面不清潔4 焊件加熱不夠;5 釬料加入不夠?qū)ξ刺顫M部分重焊1 裝配間隙要合適；2 裝配時銅管不能歪斜；3 焊前清理焊件；4 均勻加熱到足夠溫度；5 加入足夠釬料釬縫成形不良釬料只在一面填縫,未完成圓角,釬縫表面粗糙1. 焊件加熱不均勻;2. 保溫時間過長;3. 焊件表面不清潔補焊1.均勻加熱焊件接頭區(qū)域；2釬焊保溫時間適當；3焊前焊件清理干凈；氣孔釬縫表面或內(nèi)部有氣孔1 焊件清理不干凈；2 釬縫金屬過熱；3 焊件潮濕；清除釬縫后重焊1 焊前清理焊件；2 降低釬焊溫度；3 縮短保溫時間；4 焊前烘干焊件；夾渣釬縫中有雜質(zhì)1 焊件清理不干凈；2 加熱不均勻；3 間隙不合適；4 釬料雜質(zhì)量過高；清除釬縫后重焊1 焊前清理焊件；2 均勻加熱；3 合適的間隙；表面侵蝕釬縫表面有凹坑或燒缺1 釬料過多；2 釬縫保溫時間過長；機械磨平；1 適當釬焊溫度；2 適當保溫時間焊堵銅管或毛細管全部或部分堵塞；1 釬料加入太多；2 保溫時間過長；3 套接長度太短；4 間隙過大；拆開清除堵塞物后重焊1 加入適當釬料；2 適當保溫時間；3 適當?shù)奶捉娱L度；氧化焊件表面或內(nèi)部被氧化成黑色1 使用氧化焰加熱；2 未用霧化助焊劑；3 內(nèi)部未充氮保護或充氮不夠；打磨除去氧化物并烘干1 使用中性焰加熱；2 使用霧化助焊劑；3 內(nèi)部充氮保護；釬料釬料流到不需釬料的焊件表面或滴落1 釬料加入太多；2 直接加熱釬料；3 加熱方法不正確；表面的釬料應(yīng)打磨掉1 加入適量釬料；2 不可直接加熱釬料；3 正確加熱。泄漏工件中出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象1 加熱不均勻；2 焊縫過熱而使磷被蒸發(fā)；3 焊接火焰不正確。造成結(jié)碳或被氧化；4 氣孔或夾渣。拆開清理后重焊或補焊1. 均勻加熱，均勻加入釬料；2. 選擇正確火焰加熱；3. 焊前清理焊件；4. 焊前烘干焊件。過燒內(nèi)、外表面氧化皮過多，并有脫落現(xiàn)象（不靠外力，自然脫落）所焊接頭形狀粗糙，不光滑發(fā)黑，嚴重的外套管有裂管現(xiàn)象1釬焊溫度過高（過高使用了氧化焰）；2釬焊時間過長3已焊好的口又不斷加熱、填料用高壓氮氣或干燥空氣對銅管內(nèi)外吹1 控制好加熱時間；2 控制好加熱的溫度六、補焊的技術(shù)要求補焊是針對釬焊接頭有缺