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钎焊工艺操作手册

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CATIA新手教程 发表于 2019-7-24 10:20:50 | 显示全部楼层 |阅读模式
CATIA新手教程
2019-7-24 10:20:50 1147 0 看全部
  专注和简单一直是我的秘诀之一。简单可能比复杂更难做到:你必须努力理清思路,从而使其变得简单。但最终这是值得的,因为一旦你做到了,便可以创造奇迹。——乔布斯
钎焊工艺操作手册99

  一.前言

  钎焊是三大焊接方法(熔焊、压焊、钎焊)中的一种。

  钎焊是采用比焊件金属熔点低的金属作钎料,将焊件和钎料加热到高于钎料、低于焊件熔化温度,利用液态钎料润湿焊件金属,填充接头间隙并与母材金属相互扩散实现连接焊件的一种方法。按其所用的热源不同,钎焊可分为:火焰钎焊、感应钎焊、烙铁钎焊、电阻钎焊及炉中钎焊等。

  制冷系统中钎焊采用火焰钎焊的方法,其通用性大、工艺过程较为简单,但火焰钎焊手工操作加热温度和时间难以把握,因此要求操作人员具备熟练的操作技巧。

  本手册主要介绍空调制冷系统生产、安装有关火焰钎焊方面内容。

  二.钎焊原理

  钎焊是利用液态钎料填满钎焊金属结合面的间隙而形成牢固接头的焊接方法。其工艺过程必须具备两个基本条件。

  a)液态钎料能润湿钎焊金属并能致密的填满全部间隙;

  b)液态钎料与钎焊金属进行必要的物理、化学反应达到良好的金属间结合。

  1.液态钎料的填缝原理

  钎焊时,液态钎料是靠毛细作用在钎缝间流动的,这种液态钎料对母材金属的浸润和附着的能力称之为润湿性。

  液态钎料对钎焊金属的润湿性越好,则毛细作用越强,因此填缝会更充分。影响钎料润湿性的因素有以下几个方面:

  1)钎料和焊件金属成分影响

  一般来说,如果液态钎料能与焊件金属相互溶解或形成化合物,则钎料能较好的润湿焊件金属,反之,则润湿性较差。

  2)钎焊温度的影响

  钎焊温度升高有助于提高钎料对焊件金属的润湿性,但温度过高,钎料润湿性太好,不仅会造成钎料流失,而且还会因过火而产生溶蚀现象。

  3)焊件金属表面清洁度

  金属表面的氧化物及油污等杂质会阻碍钎料与焊件金属的接触,使液态钎料聚成球状而很难铺展。因此,钎焊时必须保证焊件金属接头处表面清洁。

  4)焊件金属表面粗糙度

  通常钎料在粗糙表面的润湿性比光滑面好。这是由于纵横交错的纹路对液态钎料起到特殊的毛细作用。

  2.钎料与焊件金属的相互作用

  钎料与焊件金属的相互作用包括两部分:

  a)焊件金属溶解于液态钎料中;

  b)液态钎料向焊件金属中的扩散。

  三、铜管温度与钎料的关系如下列表所示
钎焊工艺操作手册69

  四、气体火焰钎焊操作技术

  所谓气体火焰钎焊是利用可燃气体与氧气混合燃烧的火焰进行加热的一种钎焊方法。一般情况下,气体火焰钎焊的操作流程如下图所示。
钎焊工艺操作手册67

  1.焊前清理

  焊前要清除焊件表面及接合处的油污、氧化物、毛刺及其它杂物,保证铜管端部及接合面的清洁与干燥,另外还需要保证钎料的清洁与干燥。

  焊件表面的油污可用丙酮、酒精、汽油或三氯乙烯等有机溶液清洗,此外热的碱溶液除油污也可以得到很好的效果,对于小型复杂或大批零件可用超声波清洗。

  表面氧化物及毛刺可用化学浸湿方法清理,然后在水中冲洗干净并加以干燥。

  2.清洁度检验

  一般的焊件在焊前已有专门的清洁工序,但仍有可能因处理工序不佳或储存方式不正确而使焊件表面

  留有油污或水份,因此在接头装配和焊接前仍需以目视和触摸的方式检验焊件表面的清洁度和干燥度,若发现焊件不干净、潮湿或被氧化,应挑出来重新处理方可焊接。另外,焊料被污染应放弃使用或清洗后再使用。

  3.接头安装

  钎焊的接头形式有对接、搭接、T型接、卷边拉及套接等方式,制冷系统所采用的均为套接方式,不得采用其它接头方式。

  钎焊接头的安装须保证合适均匀的钎缝间隙,针对所使用的铜磷钎料,要求钎缝间隙(单边)在0.05mm~0.10mm之间。间隙过大会破坏毛细作用而影响钎料在钎缝中的均匀铺展,另外,过大的间隙也会在受压或振动下引起焊缝破裂和出现半堵或堵现象;间隙过小会妨碍液态钎料的流入,使钎料不能充满整个钎缝使接头强度下降;钎缝间隙不均匀,会妨碍液态钎料在钎缝中的均匀铺展,从而影响钎焊质量。

  对于套接形式的钎焊接头,选择合适的套接长度是相重要的,一般铜管的套接长度在5~15mm,(注:壁厚大于0。6mm直径大于8mm的管其套接长度不应小于8mm),毛细管的套接长度在10mm-15mm,若套接管长度过短易使接头强度(主要指疲劳特性和低温性能)不够,更重要的是易出现焊堵现象。

  4.安装检验

  接头安装完毕后,应检验钎焊接头是否有变形、破损及套接长度是否合适,如图所示不良接头应力求避免,若出现不良接头应拆除重新安装后方可焊接。
钎焊工艺操作手册67

  不良接头示意图

  5.充氮保护

  接头安装经检查正常后开启充氮阀进行充氮保护,以防止铜管内壁受热而被空气所氧化。焊前的充氮时间要求应依据具体工序的作业指导书要求,为保证焊接前和焊接后有充足的氮气保护,对充氮要求如表所示。按冲氮的方式不同又分为自动冲氮和手动冲氮,当管子方向不同时,自动冲氮所用的工具又不同(如下图所示)。一般来说,手动冲氮停留的时间为3-5秒就需快速焊接。

  表:充氮参数表
管径
氮气流量(焊接中)
焊后保持时间
氮气压力
预充式
边充边焊
<10mm
≥4L/min
≥3S
0.2MPa
0.1MPa
≥10mm
≥6L/min
≥6S
钎焊工艺操作手册27
  冲氮方式

  6.调节火焰

  焊接气体由助燃气体(氧气)和可燃气体(液化石油气---LPG)两部分组成。LPG的主要成分是丙烷(C3H8)、丁烷(C4H10)及一定量的丙烯(C3H6)和丁烯(C4H8)等碳氢化合物。此外为了增加液态钎料润温性及防止铜管外表被氧化,在O2-LPG混合气体中加入了气体助焊剂(其主要成分为硼酸三甲酯,要求含量为55~65%)。三种气体混合物燃烧温度可达2400摄氏度。

  O2-LPG气体火焰可根据氧气与LPG的混合比不同,有三种不同性质的火焰:氧化焰、中性焰和还原焰(亦叫碳化焰),三种火焰。如图所示。当O2与LPG的体积比为了3.5时为中性焰,小于3.5时为还原焰,大于3.5时则为氧化焰。
钎焊工艺操作手册74 钎焊工艺操作手册12 钎焊工艺操作手册53
  图:O2-LPG火焰示意图(加入气体助焊剂)

  火焰调节方法:首先打开LPG气阀,点火后调节氧气阀调出明显的碳化焰后再缓慢调大氧气阀直到白色外焰距兰色2~4mm,此时外焰轮廓已模糊,即内焰与焰心将重合,此时的火焰为中性焰,再调大氧化则变为氧化焰,氧化焰的焰心呈白色,其长度随氧气量增大而变短.焊接铜管时应使用中性焰,尽量避免用氧化焰和碳化焰.气体助焊剂流量大小则需调到外焰呈亮绿色,另外也可依据焊后铜管的颜色来调节气体助焊剂,当焊后铜管有变黑的倾向时,则应调大气体助焊的流量,直到焊后铜管呈紫色为止.图3-4为一般焊嘴(单孔)的火焰示意图,当用多嘴喷时,则相当于多个上述火焰集合而成,其中边孔火焰较短,而中孔火焰较长.焊接时LPG的流量选择参表。

  表:钎焊材料及规范
焊接材料
钎料
钎剂
供气压力(Mpa)
LPG
O2
紫铜-紫铜
Bcu93P
气体助焊剂
0.05-0.08
0.5-0.8
黄铜-紫铜
Bcu91PAg
QJ101-103
  7.焊炬形式及焊嘴选择
钎焊工艺操作手册40
  图:通用焊炬形式

  表:焊嘴规格
管径mm
¢16以上
¢12。7~¢9。52
¢9。52~¢8
¢7以下和毛细管
乙炔嘴型号
3号
2号
1号

梅花嘴型号
4号
3号
2号
1号
  使用通用焊炬进行钎焊时,最好使用多孔喷嘴(通常叫梅花嘴),此时得到的火焰比较分散,温度比较适当,有利于保证均匀加热;对于孔径≥16mm的管子,为确保其均匀受热,在焊枪能摆开的位置建议采用多头焊嘴(又称羊角嘴);这样能在短时间内完成焊接程序,不会发生过烧现象。而对于焊单条毛细管接头时应采用乙炔焊嘴形式,但孔径在在¢2.5mm~¢2.8mm之间,避免毛细管发生过烧现象,应采取直嘴(如下图3-5所示)
钎焊工艺操作手册43
  图:常用的几种焊炬嘴

  8.加热:针对现有的情况,焊接有三种位置:竖直焊、水平焊、倒立焊。
钎焊工艺操作手册79
  图:加热示意图

  三种施焊方式如上图所示,加热时焊嘴距焊件20-40mm范围内,管径大且管壁厚时,加热应近些。为保证接头均匀加热,焊接时使火焰沿铜管长度方向移动,保证杯形口和附近10mm范围内均匀受热,但倒立焊时,下端不宜加热过多,若下端铜管温度太高,则会因重力和铺展作用使液态钎料向下流失。

  注意事项:

  (1)管径较大时应选用大号的焊嘴,反之则用小号的焊嘴;

  (2)毛细管焊接时应尽可能避免直接对毛细管加热;

  (3)管壁厚度不同时应着重对厚壁加热;

  (4)螺纹管钎焊时,加热和保温时间比光铜管的时间要短些,以防钎料流失;

  (5)先加热插入接头中的铜管,使热量传导至接头内部。

  9.加入钎料、钎剂

  当铜管和杯形口被加热到焊接温度时分呈暗红色)需从火焰的另一侧加入钎料,如果钎焊黄铜和紫铜,则需先加热钎料,焊前涂覆钎剂后方可焊接。焊料的加入方式如图3-3所示。

  钎料从火焰的另一侧加入,有三方面的考虑,其一是防止钎料直接受火焰加热而因温度过高使钎料中的磷被蒸发掉,影响焊接质量;另一方面可检测接头部分是否均匀达到焊接温度;第三方面考虑是钎料从低温侧向高温侧润湿铺展,低温处钎料填缝速度慢,所以让钎料在低温处先熔化、先填缝,而高温侧填缝时间要短些,这样可使钎料不致于在低温处填缝不充分而高温侧填缝过度而流失,即使钎料能均匀填缝。焊接时,可能出现焊料成球状滚落到接合处而不附着于工件表面的现象,可能的原因是:被焊金属未达焊接温度而焊料已熔化或被焊金属不清洁。

  10.加热保持

  当观察到钎料熔化后,应将火焰稍稍离开工作,焊嘴离焊件40-60mm范围,待钎料填满间隙后,焊炬慢慢移开接头,继续加入少量钎料后再移开焊炬和钎料。

  11.焊后处理

  焊后应清除焊件表面的杂物,特别是黄铜与紫铜焊接后应用清水清洗或砂纸打磨焊件表面,以防止表面被腐蚀而产生铜绿。自动焊接时应用最后一排枪喷出气体助焊剂的氛围中冷却,防止高温的铜管在冷却过程中被氧化。

  12.焊后检验

  对钎焊接的质量要求如下:

  a.焊缝接头表面光亮,填角均匀,光滑圆弧过度。

  b.接头无过烧、表面严重氧化、焊缝粗糙、焊蚀等缺陷。

  c.焊缝无气孔、夹渣、裂纹、焊瘤、管口堵塞等现象。

  d.部件焊接成整机后,按GBT7725-1996第6.3.1项试验时,焊缝处不准有制冷剂泄漏。

  关于焊后泄漏检验,一般有三种方法:

  1)压力检漏:给焊后的热交换器充0.5Mpa以上的N2,然后对焊接接头喷洒中性的洗涤剂,观察10秒钟内有无气泡产生,若有气泡产生则判为泄漏,需补焊或重焊。此方法检验精度较低。

  2)卤素检漏:此方法用于充雪种后的热交换器检漏。将卤素检漏仪的精度选择为2g/年,用探针沿各焊接接头处移动(探针离工件应保持在5mm以内,移动速度为2-5cm/s),若制冷剂泄漏速度大于g/年,则检漏仪将自动报警。此方法较压力检漏精度高,但受人为因素影响较大。

  3)真空箱氦质谱检漏:向热交换器中充入一定压力的氦气,然后将其放入真空箱,并对真空箱抽真空至20Pa,此时通过探测仪检验真空箱中是否有热交换器泄漏出的氦气。此方法比卤素检验精度更高,但它仅能检验热交换器是否有泄漏,而不能检验出具体的泄漏位置。

  焊后应立刻检查焊缝是否饱满、圆滑、填缝是否充分、是否有氧化、焊蚀、气孔、夹渣、漏气及焊堵塞等现象,若检查发现有异常,则依“常见钎焊缺陷及处理对策”进行异常处理。

  五、常见钎焊缺陷及处理对策
缺陷
特征
产生原因
处理措施
预防措施
钎焊未填满
接头间隙部分未填满
1.间隙过大或过小;
2.装配时铜管歪斜;
3.焊件表面不清洁;
4.焊件加热不够;
5.钎料加入不够.
对未填满部分重焊
1.        装配间隙要合适;
2.        装配时铜管不能歪斜;
3.        焊前清理焊件;
4.        均匀加热到足够温度;
5.        加入足够钎料.
钎缝成形不良
钎料只在一面填缝,未完成圆角,钎缝表面粗糙
1.        焊件加热不均匀;
2.        保温时间过长;
3.        焊件表面不清洁.
补焊
1.        均匀加热焊件接头区域;
2.        钎焊保温时间适当;
3.        焊前焊件清理干净.
气孔
钎缝表面或内部有气孔
1.        焊件清理不干净;
2.        钎缝金属过热;
3.        焊件潮湿.
清除钎缝后重焊
1.        焊前清理焊件;
2.        降低钎焊温度;
3.        缩短保温时间;
4.        焊前烘干焊件.
夹渣
钎缝中有杂质
1.        焊件清理不干净;
2.        加热不均匀;
3.        间隙不合适.
4.        钎料杂质量较高;
清除钎缝后重焊
1.        焊前清理焊件;
2.        均匀加热;
3.        合适的间隙.
表面侵蚀
钎缝表面有凹坑或烧缺
1.        钎料过多;
2.        钎缝保温时间过长;
机械磨平
1.        适当钎焊温度;
2.        适当保温时间.
焊堵
铜管或毛细管全部或部分堵塞
1.        钎料加入太多;
2.        保温时间过长;
3.        套接长度太短.
4.        间隙过大;
拆开清除堵塞物后重焊
1.        加入适当钎料;
2.        适当保温时间;
3.        适当的套接长度.
氧化
焊件表面或内部被氧化成黑色
1.        使用氧化焰加热;
2.        未用雾化助焊剂;
3.        内部未充氮保护或充氮不够.
打磨除处氧化物并烘干
1.        使用民情性焰加热;
2.        使用雾化助焊剂;
3.        内部充氮保护.
钎料
钎料流到不需钎料的焊件表面或滴落
1.        钎料加入太多;
2.        直接加热钎料;
3.        加热方法不正确.
表面的钎料应打磨掉
1.        加入适量钎料;
2.        不可直接加热钎料;
3.        正确加热.
泄漏
工作中出现泄漏现象
1.        加热不均匀;
2.        焊缝过热而使磷被蒸发;
3.        焊接火焰不正确,造成结碳或被氧化;
4.        气孔或夹渣.
拆开清理后重焊或补焊
1.        均匀加热,均匀加入钎料;
2.        选择正确火焰加热;
3.        焊前清理焊件;
4.        焊前烘干焊件

过烧
内、外表面氧化皮过多,并有脱落现象(不靠外力,自然脱落)所焊接头形状粗糙,不光滑发黑,严重的外套管有裂管现象
1.  钎焊温度过高(过高使用了氧化焰)
2.  钎焊时间过长
3.  已焊好的口又不断加热、填料

无裂无裂用高压氮对铜管内外吹

1.  控制好加热时间
2.  控制好加热的温度
  六、补焊的技术要求

  补焊是针对钎焊接头有缺陷的现象进行的一种补救措施,但不是所有有质量缺陷的接头都能采用此法。

  1.不能采用补焊的几种接头

  A.已经过烧的接头。

  B.接头处的铜管已经熔蚀。

  C.接头处开裂现象严重(一般大于2mm)。

  D.已经补焊过一次的接头。

  E.接头处的铜管已经严重变薄。

  2.能采用补焊的几种接头

  A.接头间隙部分未填满。

  B.钎料只在一面填缝,未完成圆角,钎缝表面粗糙。

  C.钎缝中有杂质(清除钎缝后重焊)。

  D.有漏现象(未补焊过)

  E.焊缝有气孔

  F.接头部位及外套管臂焊瘤太大(超过2mm),需用外焰进行加热而且方向要向焊口处拨动。

  补焊使用钎料应注意的事项:

  1.对于臂厚大于0.5mm的铜管,可以采用普通的铜磷钎料进行补焊。

  2.对于臂厚小于0.45mm的铜管,可以采用含银钎料进行补焊。

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