自动火焰钎焊技术的应用与分析(谢军辉)

在相同的焊接电流和电弧电压的作用下，不锈钢母材及焊丝的
《钢制压力容器产品焊接试板的力学性能检验》的要求。
熔化速度比碳钢要快得多。只有将焊接不锈钢时的焊接速度提
采用埋弧焊焊接不锈钢时只有适当加快焊接速度，严格控
高，以降低焊接热输入，使不锈钢母材及焊丝的熔化速度和焊
制焊丝伸出长度，才能焊出合格的焊缝。
缝金属凝固速度平衡，才能焊出合格的焊缝。在同样的焊接电
收稿日期：!551>5?>"1
++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 良好6 按照 @A :?59—!555 《钢制压力容 器焊接工艺评定》的
要求，拉伸、弯曲试验合格。由 < 组 （速度提高 <5B ）、? 组
# 应用及结论
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表%
预热 加热 风冷
机种
周期时间 = H 时间 = H
弱焰时间 = H 强焰时间 = H 焊丝等待时间 = H 焊丝供给时间 = H 空气冷却时间 = H
机种 2 2"0 6 220 " !0 6 "0 < 60 ! !0 " 60 !
对策：!焊前必须进行彻底清洗；"检查确认接头的坡口 形状及其装配间隙状况；#根据钎焊效果调整好火焰能率和钎 焊时间；$对导热快、散热面积大的母材，应增加预热次数及 保持足够的钎料冷却时间。 :0 ! 钎缝夹渣
·工艺与新技术·!"
:0 1 钎缝气孔 产生原因：通常是由于火焰分解及燃烧的气体产物、焊件
上的杂质产生的气体和返潮的钎剂受热分解后产生的气体来不 及逸出，在钎缝中形成气孔。
对策：!将污物清除干净；"钎料进给要保持均匀且保证 焊枪钎焊时不摇摆；#钎剂要妥善保管，以防异物进入。 :0 : 焊瘤
焊瘤不仅影响钎缝的外观，而且在焊瘤出现的同时还伴随 有其他缺陷发生。
作业顺序及要点 ; 图 ’ 6 =
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机 工 预热
加热
种 程 点火焰 加热焰 点火焰 弱焰 强焰
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重要意义，重点介绍了火焰钎焊技术自动化、智能化的发展；同时也对相关焊接工艺参数的制定进行了探讨。
关键词：自动送丝；生产能力；钎焊加热；火焰钎焊工艺；钎焊缺陷
中图分类号：*I:<:
文献标识码：A
随着制造行业 （家电、制冷、机床加工等）突飞猛进的发 展以及激烈的竞争，火焰钎焊技术在实际生产中的应用也愈来 愈广泛。而现国内火焰钎焊大都还使用手工操作，不仅劳动强 度大，而且焊后质量、尺寸精度均难以保证，同时还要求操作 者有较高的钎焊技术水平。因此，应用高水平且技术成熟的火 焰钎焊技术，实现钎焊过程的自动化，制定合理的钎焊工艺， 防止焊接变形，对提高生产效率和产品质量，树立企业形象， 无疑是钎焊领域的一大突破。目前，在国内的家电及制冷等制 造业中，火焰钎焊的数控化、智能化更是一个较大的飞跃。
! 火焰钎焊原理及特征 火焰钎焊主要是通过可燃气体或液体燃料的气化产物与氧
或空气混合燃烧所形成的火焰来进行钎焊加热的一种方法。其 热源一般为乙炔或液化气、天然气等可燃气体，另外还有使用 酒精、苯、石油等液体作为热源的，但一般情况下大都使用可 燃气体。火焰钎焊与其他焊接方法相比，极少受操作上的限 制，故一般适用于品种多且形状复杂的产品，通常应用于大批 量的生产中。应用火焰钎焊技术的设备价格低廉，而且使用方
不锈钢容器进行埋弧焊，为仪征化纤股份公司生产了刮板冷凝
钢焊接速度焊接碳素钢时，碳素钢成形不良。
器、工艺塔等一批不锈钢产品，焊缝外观优良、D 射线探伤合
对以上试验结果分析可知，由于不锈钢本身的物理特性，
格 率 达 155B ， 产 品 试 板 的 力 学 性 能 均 满 足 @A :?:: — !555
!" ·工艺与新技术·
!& ! 设备生产能力 据上述设备加工状况计算，生产节拍为 $%& ’ ( ) 个，若按
现生产状况计算：日工作时间为 !! * （! 班 ) 天）、!! 天 ) 月、 $! 月 ) 年，设备运转率为 +’, ，则该设备的年生产能力为： -% . -% / $%& ’ . !! . +’, . !! . $! 0 $ -1! -$2 个 ) 年；而通常 人工焊的生产能力为 1’% "+% 个 ) 年。
" 火焰钎焊工艺 #& $ 钎焊加热流程
火焰钎焊的加热流程如图 " 所示，一般经过 - 个时间段： 助焊剂干燥和结晶水蒸发 ;!! 段 6、氧化膜除去及预热 ;#! 段 6、加热 ;" ! 段 6、钎焊 ;’ ! 段 6、冷却 ;- ! 段 6 等。保证银钎 料充分饱满地填充渗透接头间隙，即如何控制好合适的温度和 时间来进行钎焊是关键，这对保证钎焊质量是非常重要的。
便，可以保证获得较高的钎焊质量；可钎焊形状不规则的产 品；钎焊接头平整光滑，外形美观；可随时观察到钎焊过程中 的不良状态，及时控制，避免产生过多的不良品；钎料输送实 现自动控制，保证了钎料填充的均匀性和稳定性；钎焊火力的 大小及钎焊时间均可自由设定。但钎焊时需要添加助焊剂6 且 钎焊周圈有局部被氧化的可能；对火焰温度的调节也存在一定 的局限性。
（速度提高 "5B ）、9 组 （速度提高 ?5B ）试验比较得出，
在对壁厚为 15，1!，1:，1=，19 CC 不同板厚 "5: 材料
与 碳 素 钢 相 比 ， 不 锈 钢 埋 弧 焊 的 焊 接 速 度 约 需 提 高 <5B 左
进行焊接试验的基础上，制定了合理的焊接工艺，对我公司的
右。由 !、< 组焊接试验结果对比亦可以看出，采用焊接不锈
产生原因：!火焰能率太大；"焊件装配间隙过大；#焊 枪角度有偏斜现象。
对策：!减少焊件的装配间隙；"调整好焊枪的角度。 :0 " 裂纹
产生原因：!由于不同母材的热膨胀系数不同，冷却过程 中形成的内应力过大；"同种材料钎焊加热不均匀，造成冷却 过程中收缩不一致；#钎料结晶温度范围过大；$钎缝脆性过 大。
图!
图# !& # 设备构成 !& #& $ 焊枪部分主要由 3! 和 4!5! 混合管道以及冷却水管道 结合在一起，通过火焰喷嘴进行钎焊 （图 # 6 。 !& #& ! 智 能 控 制 器 是 有 气 体 “比 率 设 定 ” 机 能 的 钎 焊 控 制 器7 与火焰的强弱无关，可维持预先设定的气体混合比率。通 过控制器内部构造的相关功能来实现 “即使其前端一次侧的供 给压力有变化，其气体的流量始终会保持不变，可不断提供稳 定的气体”。始终保持最合适的混合比率可有效地降低钎焊不 良率及使操作控制简单化，也可使钎焊加热效果更加经济。
" 自动火焰钎焊设备 !0 1 设备概述
我公司钎焊压缩机消声器吸气和排气铜管的钎焊设备的最 大特点是实现了钎焊过程的自动化和智能化。如图 1 和图 ! 所 示，由焊枪、智能气体控制器 7 内含回火防止器 8 、压力调整部 分、助焊剂部分、送丝机构、钎焊夹具工作台以及屏幕控制器 和电气控制系统等 9 部分组成。消声器在第 1 工位由人工装卸 然后手动夹紧，第 ! 工位由控制系统自动涂布焊剂、第 " 和第 : 工位分别为自动钎焊 7 预热 ; 加热 8、第 < 工位自动送丝 7 银 焊料 8 、第 = 工位自动吹风冷却。
对策：!选择合适的钎焊工艺参数以及采用合理的装配和 钎焊顺序，以减少残余应力；"调整合适的预热和风冷时间， 减少应力。 :0 < 母材被溶蚀
产生原因：!钎焊温度过高，保温时间过长；"母材与钎 料材质异常；#钎料量过大。
对策：!调整合适的钎焊温度和冷却时间；"确认母材和 钎料之间的材质成分；#减少钎料的用量。
图"
! 火焰钎焊缺陷分析及对策 在钎焊生产中，接头中常常会产生一些缺陷，与熔焊相比
其产生的原因及消除方法都大不相同，这些缺陷包括：润湿性 差、夹渣、钎缝气孔、焊瘤、裂纹、母材被溶蚀等。 :0 2 润湿性差
润湿性差不仅降低了接头的力学性能，而且在缺口及末端 处形成应力集中，进一步引起裂纹的产生。
产生原因：!钎焊前准备工作不佳，如清洗不净等；"接 头坡口角度及装配间隙过大或过小；#钎焊温度过低或分布不 均匀；$钎料选用及安置不当。
机种 ! 2"0 6 220 6 20 6 <0 " 60 ! !0 " 60 !
72 8 将母材 2 和 ! 分别固定安装于钎焊夹具上； 7! 8 启动钎焊夹具转盘9 使之开始自动钎焊； 71 8 钎剂涂布、钎焊料送丝以及钎焊均为自动控制； 7: 8 钎焊完毕，取出工件时注意高温，以免烫手； 7" 8 检查外观及尺寸、金相检查，并进行水压检漏。
图 " 焊枪内部结构 !& #& # 自动送丝机构是依靠送丝电机以及进给汽缸和焊枪来
图 $ 火焰钎焊加热流程
#& ! 钎焊工艺分析 消声器自动火焰钎焊生产工艺一般包括焊前表面清洗,钎
剂的调配,消声器的安置,焊嘴位置的调整 ; 使焊嘴对准钎焊铜 管部位 6 ,钎焊,焊后处理，每一工序均影响消声器的质量。 #& !& $ 钎焊前必须对消声器表面的油污、脏物等进行清洗， 因为熔化了的钎料不能润湿未经清洗的消声器表面，也无法填 充接头间隙。 #& !& ! 钎剂的作用就是为了增强消声器与铜管接头间隙的润 湿效果，合适的配比浓度可保证最佳的润湿效果，根据以往经 验，钎剂与水的比为 -< " ; 水为过滤纯净水 6 。 #& !& # 消声器的安装固定方法很多，一般是依靠弹簧夹进行紧 配合、旋压来钎焊的。通常要求钎焊夹具的材料必须耐高温及具 有良好的抗氧化性，且与工件材料有相近似的热膨胀系数。 #& !& " 焊嘴及送丝位置的调整，是将消声器处于未点火钎焊 状态下，调整焊枪喷嘴及其钎焊丝对准消声器与吸气、排气铜 管的接头间隙部位。 #& !& ’ 完成以上工序后，即可进行点火、钎焊，钎焊过程中 主要的工艺参数是钎焊气体流量 ; 钎焊温度 6 和钎焊时间。表 $ 及表 ! 为我公司消声器的钎焊工艺参数。 #& !& - 钎焊后必须对消声器表面进行清洗且充入氮气用橡胶 塞密封，以便于储存。 #& # 钎焊要领
#$%&’() *$+,(-%-). /-%0 "1 2-0 1 3$40 !55! 文章编号：155!>5!<D 7 !55! 8 51>55!">5"
·工艺与新技术·!"
自动火焰钎焊技术的应用与分析
谢军辉
7 三菱电机 7 广州 8 压缩机有限公司6 广东 广州 <15?"5 8
摘要：通过对火焰钎焊的原理、工艺、焊接缺陷及对策等方面的介绍，阐明了使用钎焊设备焊接产品，应用自动火焰钎焊技术具有
焊接技术 第 #$ 卷第 $ 期 !%%! 年 ! 月
进行送丝进给的。如焊丝使用完毕，通过感应器检知，将于屏 幕控制器上显示报警。 !& #& " 屏幕控制器主要是将钎焊过程的气体流量大小、动作 时间状况以及异常报警等运行状态显示于屏幕表面7 使操作者 能很快知道钎焊过程的实际情况7 及时进行钎焊参数的变更和 异常对应 （国内大部分企业还在使用浮标式流量计来控制）。 !& #& ’ 钎焊夹具工作台为圆状转盘式，由电机带动转盘动作 来控制钎焊夹具位置转换，回转速度为 $%& ’ ( ) 周期。 !& #& - 电气控制系统包括 894 控制器、48: 伺服控制模块、 伺服单元、数字处理器等硬件和软件。
流和电弧电压下，采用和碳钢同样的焊接速度，不锈钢焊缝极
参考文献：
易烧穿或焊缝金属满溢。 !0 !0 ! 由 1、"、<、= 组对比试验可以看出，不锈钢焊丝伸 出长度 !5 CC 时焊缝成形好，伸出长度 :5 CC 焊缝成形差， 而碳钢焊丝伸出长度变化对焊缝成形影响不显著。不锈钢的焊 丝伸出长度产生的电阻热对焊丝的预热作用显著，焊接时必须
E 1 F 美国焊接学会 0 焊接手册 E G F 0 北京：机械工业出版社，1HH!0 E ! F 姜焕中 0 电弧焊及电渣焊 E G F0 北京：机械工业出版社，1H990 E" F 傅积和6 孙玉坤 0 焊接数据资料手册 E GF0 北京：机械工业出版
社，1HH?0
严格控制。
作者简介：卢俊生 7 1H?5— 8 ，男，工程师，现从事焊接技术工作 0