电阻钎焊

电阻钎焊
电阻对焊:将焊件装配成对接接头,使其端面紧密接触,利用电阻热加热至塑性状态,然后迅速施加顶锻力完成焊接的方法,叫电阻对焊。
电阻钎焊-基本概况    
电阻对焊(uresistaneebuttwelding)被焊件装配成对接接头,使其端面紧密接触,利用电阻热加热至热塑性状态后迅速施加顶锻力完成焊接的电阻焊方法。电阻对焊是在固态时完成的,接头处的金属被电阻加热到接合面很容易发生再结晶的温度。向接头施加压力使接合面紧密接触,然后顶锻接头金属。顶锻促进了界面处的再结晶,一部分金属被挤出界面,这样可使接头处的氧化金属清除掉。对接接头可以达到与母材金属相同的性能。电阻对焊用于金属丝轧制厂以及金属丝制品的制造。轧丝厂用这种焊接将盘条彼此连接以便于进行连续加工。也可用于制造棒材、板条和管材制成的各种产品。碳钢、不锈钢、铜合金以及铝合金都能采用此法。
电阻钎焊-工艺过程    
1、预压由于电阻对焊的加热时间较长,接头变形较大,所以预压时间较短,甚至可以为零。
2、加热接通电流接触点被加热,温度升高。通常电阻对焊要求加热温度为
T焊=(0.8~0.9T
式中
T——焊件端面加热温度()
T——焊件材料熔化温度()
电阻对焊的加热具有明显的不均匀性,特别是大截面焊件,这是电阻对焊不能焊接大截面焊件的原因之一。
3、顶锻顶锻的作用是使接头产生塑性变形,使焊件焊合在一起。电阻对焊有两种顶锻方式:一种是等压力式,即顶锻力等于焊接压力;一种是变压力式,即顶锻力大于焊接压力,主要用于焊接合金钢、有金属。
钎焊方法及工艺1
焊接服务平台 发表于 2007-12-18 9:54:02
   衣藻 一、概述 
    钎焊属于固相连接,他与熔焊方法不同,钎焊时母材不熔化,采用比母材熔化温度低的钎料,加热温度采取低于母材固相线而高于钎料液粗线的一种连接方法。当被连接的零件和钎料加热到钎料熔化,利用液态钎料在母材表面润湿、铺展与母材相互溶解和扩散和在母材间隙中润湿、毛细流动、填缝与母材相互溶解和扩散而实现零件间的连接。 
    同熔焊方法相比,钎焊具有以下优点: 
    1)钎焊加热温度低,对母材组织和性能的影响较小; 
    2)钎焊接头平整光滑,外形美观; 
    3)焊件变形较小,尤其是采用均匀加热(如炉中钎焊)的钎焊方法,焊件的变形可减小到最低程度,容易保证焊件的尺寸精度; 
    4)某些钎焊方法一次可焊成几十条或成百条钎缝,生产率高; 
    5)可以实现异种金属或合金、金属与非金属的连接。 
    但是,钎焊也有他本身的缺点,钎焊接头强度比较低、耐热能力比较差,由于母材与钎料成分相差较大而引起的电化学腐蚀致使耐蚀力较差及装配要求比较高等。 
    根据使用钎料的不同,钎焊一般分为: 
    1)软钎焊——钎料液相线温度低于450℃。 
    2)硬钎焊——钎料液相线温度高于450℃。 
    此外,某些国家将钎焊温度超过900℃而又不使用钎剂的钎焊方法(如真空钎焊、气体保护钎焊)称作高温钎焊。 
    二、钎焊方法 
    钎焊方法通常是以所应用的热源来命名的,其主要作用是依靠热源将工件加热到必要的温度,随着新热源的发展和使用,近年来出现了不少新的钎焊方法。
      1、火焰钎焊 
    火焰钎焊是利用可燃气体(包括液体燃料的范汽)吹以空气或纯氧点燃后的火焰进行加热。火焰钎焊由于设备简单、燃气来源广、灵活性大,因而应用很广。 
    火焰钎焊所用焊炬可以是通用的气焊炬,也可以是专用的钎焊炬。专用钎焊炬的特点是火焰比较分散,加热集中程度较低,因而加热比较均匀。钎焊比较大的工件或机械化火焰钎焊时可采用装有多焰喷嘴的专门钎焊炬。
    火锅钎焊所用的可燃气体可以是乙炔、丙烷、石油气、雾化汽油、煤气等。助燃气体为氧和压缩气体。加热范围十分广阔,从酒精喷灯的数百度到氧乙炔火焰的超过3000℃。火焰有两层结构,外层淡蓝的冠状焰是氧化焰、燃烧完全,温度最高,富氧,过度加热容易使工件金属表面氧化:内层深蓝的焰心是还原焰,温度较低,缺氧,富一氧化碳,能保护金属免于氧化。可燃气体燃烧产物都是CO2和高温水蒸汽(氢氧焰只有水蒸气),无论是钎剂还是钎料,忌讳高温水蒸汽都应考虑这一因素。 
    氧乙炔焰是最常用的火焰,由于火焰温度高,而钎焊温度则低得多。因此常用火焰的外焰来加热,因为该区火焰的温度低而体积大,加热比较均匀。一般使用中性火焰或轻微过乙炔焰。 
    当加热温度不要求太高时,可以用压缩空气代替氧,用丙烷、石油气,雾化汽油代替乙炔。这些火焰的温度较低,而且不用乙炔的火焰又不会污染钎剂,适用于钎焊比较小的工件以及铝和铝合金。 
    火焰钎焊时,将钎剂溶液预先涂在接头表面上或者先将钎料棒加热,沾以钎剂,再带到加热了的接头表面。钎料可预先安装或手工送进。钎焊时应先将工件均匀地加热到钎焊温度,然后再加钎料,否则钎料不能均匀地填充间隙。对于预置钎料的接头,也应先加热工件,避免因火焰与钎料直接接触,使其过早熔化,以软钎料进行钎焊时,还可采用喷灯来加热。 
    火焰钎焊时,除可用单焰钎焊处,还可用多焰焊炬。钎焊方式除手工操作外,还有专门的自动火焰钎焊机。
2、浸渍钎焊 
    浸渍钎焊是将工件局部或整体投入熔态的盐混合物(称盐浴)或钎料(称金属浴)中而实现加热和钎焊的方法。他的优点是加热迅速,生产率高,液态介质保护零件不受氧化,有时还能同时完成淬火等热处理过程,特别适用于大量生产。 
    浸渍钎焊可分为盐浴钎焊和金属浴钎焊。 
    1)盐浴钎焊 盐浴钎焊主要用于硬钎焊。盐液由于是加热和保护的介质,故必须予以正确选择。
盐液成分应满足,具有合适的熔化温度;成分和性能稳定;对工件起保护作用。盐液的组分通常分以下几类:中性氧盐,他可以防止工件表面氧化。除了用铜钎焊低碳铜外,用铜基钎料和银基钎料钎焊时,应在工件上施加钎剂。钎剂可以在组装前,组装过程中或组装后通过刷、浸沾或喷洒等方式加到工件上。在中性氯盐中加入少量钎剂,台硼砂,以提高盐浴的去氧化能力。这时,在工件上不必再施加钎剂。为了保持盐液的去氧化能力,需要周期性地加入补充钎剂;渗碳和氯化盐,这些盐本身具有钎剂。此外,在钎焊钢时,尚可对钢表面起渗碳和渗氮作用。钎焊铝和铝合合金用的盐液既是导热的介质,又是钎焊过程中的钎剂。为了保证钎焊质量,必须定期检查盐液的组分及杂质含量并加以调整。 
    盐浴浸渍钎焊的主要设备是盐浴槽。加热方式有两种。一种是外热式的,盐浴槽实质是一个坩埚,坩埚可用碳钢,不锈钢制造;用于铝钎焊时,坩埚底部还应砌上石墨砖,外部用电阻丝加热。另一种是内热式的,盐浴槽的内壁由能耐盐液腐蚀的材料制成,通常为不锈钢或高铝砖;而铝钎焊盐浴槽材料系碳钢或纯铜;而钎焊铝用的盐浴槽的电极材料则采用石墨或不锈钢。为了操作安全,均用低电压(1015V)大电流加热。当电流通过盐液时,由于电磁场的搅拌作用。整个盐液温度比较均匀,可控制在±3℃范围内。但盐液的电磁循环作用可能使零件或钎料发生错位,因此必须对组件进行可靠的固定。 
   黄晨霄 放入盐浴前,为了去除水分及均匀加热,装配好的工件要进行预热。如为了去除工作及钎剂的水分,以防止盐液飞溅,则预热热到120150℃即可。如为了减小工件进入时盐浴温度的下降,缩短钎焊时间,并保持均匀加热,预热温度可提高。 
    钎焊时,工件通常以某一角度倾斜浸入盐浴,以免空气被堵塞而阻碍盐液流入,造成漏钎。钎焊结束后,工件也应以一定角度取出,以便盐液流出,但倾角不能过大,以免前未凝固的钎料流积或流失。 
错位关系    盐浴浸渍钎焊的优点是生产率高,容易实现机械化,适宜于批量生产。不足之处是这种方法不适宜于间歇操作,工件的形状必须便于盐液能完全充满和流出。而且盐浴钎焊成本高,污染严重,现已不太采用这种钎焊方式。 
    2)金属浴钎焊 这种钎焊方法是将装配好的工件浸入熔态钎料中,依靠熔态钎料的热量使工件加热到规定温度。与此同时,钎料渗入接头间隙,完成钎焊过程。 
    施加钎剂的方式有两种,一种是先将工件浸入钎剂溶液中,取出干燥后再浸入熔态钎料;另一种是在熔态钎料表面加一层熔态钎剂,工件通过熔态钎剂时就沾上了钎剂。为了防止熔态钎剂的失效,必须不断更换或补充新熔态钎料的氧化。 
    这种方法的优点是装配比较容易(不必安放钎料),生产率高。特别适合于钎缝多而复杂的工件,如散热器等,其缺点是工件表面沾潢钎料,增加了钎料的消耗量,必要时还须清除表面不应沾留的钎料。又由于钎料表面的氧化和母材的溶解,熔态钎料成分容易发生变化,需要不断的精炼和进行必要的更新。 
    金属浴钎焊由于熔态钎料表面容易氧化,主要用于软钎焊。 
    3)波峰钎焊 波峰钎焊是金属浴钎焊的一种变种,主要用于印刷电路板的钎焊。在熔化钎料的底部安放一泵,依靠泵的作用使钎料不断地向上涌动,印刷电路板在与钎料的波峰接触的同时随传送带向前移动,从而实现元器件引线与焊盘的连接。 
    波峰钎焊又可分为单波峰钎焊、双波峰钎焊以及喷射空心波钎焊等等。图3所示的是双波峰焊的示意图。
 输油管线波峰钎焊的特点是钎料波峰上没有氧化膜,能使钎料与电路板保持良好地接触,可大大加快钎焊速度,提高生产率。因钎料在液态不断流动,容易氧化,为此在表面常施加覆盖剂,或采用抗氧化锡铅钎料。 
3、电阻钎焊
    电阻钎焊又称为接触钎焊。他是依靠电流通过钎焊处电阻产生的热量来加热工件和熔化钎料的。电阻钎焊分直接加热和间接加热两种方式,
    直接加热电阻钎焊,钎焊处由通过的电流直接加热,加热很快,但要求钎焊面紧密贴合、加热程度视电流大小和压力而定,加热电流在600015000A、压力在1002000N之间。电板材料可选用铜、铬铜、钼、钨、石墨和铜钨烧结合金。
    直接加热的电阻钎焊由于只有工件的钎焊区域被加热,因此加热迅速,但对工件形状及接触配合的要求高。图6尼罗河宝石、图7为电阻钎焊时的部分加工示意图,包括在电子工艺中的应用。
间接加热电阻钎焊,电流可只通过一个工件,而另一个工件的加热和钎料的熔化是依靠被通电加热的工件的热传导来实现的。也可以将电流通过一个较大的石墨板,工件放在此板上,依靠由电流加热的石墨板的传热实行加热。直接加热电阻钎焊的加热电流介于1003000A之间,电极压力为50500N。间接加热电阻钎焊灵活性较大,对工件接触面配合的要求较低,但因不是依靠电流直接通过加热的,整个工件被加热,加热速度慢。适宜于钎
焊热物理性能差别大和厚度相差悬殊的工件,而且对钎焊面的配合要求可适当降低。 
    电阻钎焊广泛使用铜基和银基钎料。钎料常以片状放在接头处。在某些情况下,工件表面可电镀或包覆一层金属做钎料用。为使钎焊处导电,钎料以水溶液或酒精溶液除于钎焊处。 
    电阻钎焊可在通常的电阴焊机上进行,也可采用专门的电阻钎焊设备和手焊钳。 
    电阻钎焊的优点是加热极快,生产率高,但适于钎焊接头尺寸不大、形状不太复杂的工件,如刀具、带据、导线端头、电触点、电动机的定子线圈以及集成电路块元器件的连接等。 
4、感应钎焊 
    感应钎焊是依靠工件在交流电的交变磁场中产生感应电流的电阻热来加热的钎焊方法。由于热量由工件本身产生,因此加热迅速,工件表面的氧化比炉中钎焊少,并可防止母材的晶粒长大和再结晶的发展。此外,还可实现对工件的局部加热。 
    感应钎焊时,工件放在感应器内(或附近),当交变电流通过感应器时,在其周围产生了交变磁场,由于电磁感应作用,使工件内产生感应电流,将工件迅速加热。 塞西莉亚
    感应电流和其他交流电一样,电流通过导体时,沿导体表面电流密度最大,愈往中心,
电流密度愈小,这就是所谓的集肤效应 
    显然,感应加热的厚度取决于电流的参透深度,频度愈高,加热厚度愈小,表面加热愈迅速;相对磁导率愈小,加热厚度愈大,加热厚度也愈大。 
    必须指出,对含有铁磁材料的零件(如可伐),在低温时其相对磁导率很大,而加热至磁性转变温度(居里点)以上时,其相对磁导率(ur)降低为I。由于相对磁导率的显著变化,使加热厚度也相应改变,故钎焊时可采用较高的频率,一般使用不低于10KHZ的高频感应电流。而非磁性材料(如铜)的磁导率较小,与温度无关,集肤效应较小,因而电流分布较均匀,加热也较均匀,故感应钎焊时应采用较低的频率和较大的功率。感应钎焊的设备主要由感应电流发生器和感应器组成。 
    感应圈(如图8)是传递感应电流的部件,感应圈设计的好坏对加热影响极大。单匝感应圈的加热宽度小,多匝感应圈的加热宽度大。对多匝感应圈来说,改变节距可使加热形态发生变化。节距小时,加热宽度小,加热深度大;节距小时,加热宽度小,加热尝试大;节距大时,正好相反,但节距不能过大。感应圈与工件的耦合对加热的影响也比较明显。原则上说,感应圈与工件的耦合,愈紧愈好,这时加热效率最高,加热均匀程度也比较好;当感应圈与工件距离较大,即属于松耦合时,加热均匀程度进一步下降。当感应圈
与工件的距离较大时,改变感应圈的形状与节距,也能改善加热形态,如增加感应圈中间圈的直径或采用不等的节距。对于多匝内热式感应圈,为改善加热形态,也可用直径变化的感应圈。对于单匝外热式感应圈,可采用改变感应圈面积的方法来达到较均匀加热的目的。
    感应圈大部分由铜管制成,工作时内部通以冷却水。为了提高热效率,又防止感应圈与工件发生短路,感应圈与工件的距离为36mm。感应圈的匝距一般为1.52.2mm。必要时可根据工件的加热状态来进行适当的调整。 
    感应钎焊可使用各种钎料。由于钎焊加热速度很快,钎料和钎剂都在装配时预先放好。感应钎焊除可在空气中进行外(这时一定要加钎剂),也可在真空或保护气体中进行。在这种情况下,可同时将工件和感应圈放入容器内,也可将装有工件的容器放在感应圈内,而容器抽以真空或通保护气体。 
    感应钎焊广泛地用于钎焊钢、不锈钢、铜和铜合金等,即可用于软钎焊,也可用于硬钎焊,主要用来钎焊比较小的工件,特别适用于对称形状的工件,如管状接头、管与法兰、轴和盘的连接等。 
5、炉中钎焊 
    炉中钎焊可广泛地用于可以预先将钎料放于接头附近或内部的工件。该法特别适用于高生产率的钎焊。预放置的钎料有丝、箔片、屑块、棒、粉末、软膏和带等形状。 
    炉中钎焊可分为空气炉中钎焊、保护气氛炉中钎焊和真空炉中钎焊。炉中钎焊的特点是工件系整体加热,加热均匀,工件变形小,但加热慢。一炉可以同时钎焊多件,以弥补加热慢的不足,对批量生产尤为合适。
  1)空气炉中钎焊 将装有钎料和钎剂的工件放入一般的工业炉中加热到规定的钎焊温度,钎剂熔化后先去除钎焊处的氧化膜,熔化的钎料然后流入接头间隙,冷凝后即形成接头。 
    炉中钎焊因加热速度低,在空气中加热时工件容易氧化,尤其在钎焊温度高时更为显著,不利于钎剂去除氧化物,故应用受到限制,已逐渐为保护气氛钎焊和真空钎焊所取代。空气炉中钎焊目前较多地用于钎焊铝和铝合金。这时要求炉膛温度均匀,近代温精度不低于±5℃。 
   2)保护气氛炉中钎焊 保护气氛炉中钎焊根据所用气氛的不同,可分为还原性气氛炉中钎焊和惰性气体炉中钎焊。还原性气体的主要组分是氢和一氧化碳,他不仅能防止空气
侵入,还能还原工件表面的氧化物,有助于钎料润湿母材。 
    还原性气体的还原能力不但同氢所和一氧化碳的含量有关,而且取决气体的含水量和二氧化碳的含量。气体的含水量以露点来表示。含水量越小,露点越低。钎焊钢和铜等金属时,由于这些金属的氧化物容易还原,允许气体的二氧化碳含量和露点高些;钎焊含铬、锰量较多的合金,如不锈钢时,由于这些元素的氧化物难以还原,应选用露点低和氧化碳含量小的气体。还原性气氛炉中钎焊示意图如图9所示。在高温下,氢气是许多金属氧化物的一种最好的活性还原剂。在干燥氢气中,硬钎焊时特别需要注意露点的控制,并且在整个钎焊过程中都必须仔细地控制。由于氢气会使铜、钛、锆、铌、钽等金属脆化,因此在考虑采用氢气作为一种钎焊保护气氛时应慎重。此外,空气中ΦH)高于4%时,会成为一种易爆气体。应将废气烧掉或排到户外。

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