13焊接工艺—其它焊接方法

钎焊缺点：
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对装配要求比较高 等。
四 钎焊材料
钎焊材料是钎料和钎剂的总称。 １钎料
1）对钎料的基本要求 ①合适的熔点（比母材的低几十度）； ②具有良好的润湿性； ③与母材充分发生溶解、扩散； ④成分稳定均匀； ⑤所得接头满足技术要求； ⑥具有经济性（少用稀有金属）； ⑦具有安全性（少用有毒及重金属）。
调整原则：增加薄料或导电、热好工件的产热， 减小其散热。
具体方法： ①薄件一侧电极端面小直径 ②薄件一侧同导热性较差之合金作电极材料 ③采用工艺垫片 ④采用硬规范
5). 常用金属材料的点焊
（1）低碳钢及低合金钢：具有良好的焊接性，
（2）淬火钢：由于冷却速度极快，在点焊淬火钢 时必然产生硬脆的马氏组织，在应力较大时还会产 生裂纹。
生产实践中，对采用银基、铜基、镍基等强度 较高的钎料钎焊接头，搭接长度通常取为薄件厚度 的2～3倍；对用锡铅等软钎料钎焊接头，可取为薄 件厚度的4～5倍。
设计钎焊接头时应考虑应力集中问题。
接头的工艺性设计包括接头的装配定位、 安置钎料、限制钎料流动等。工艺孔是为满 足工艺上的要求而在接头上开的孔，这对于 密闭窗口尤为重要。
2）、钎剂的分类
钎剂分为软钎剂与硬钎剂两大类、按 特殊用途又可再分为铝用钎剂、粉末状钎 剂、液体钎剂、气体钎剂、膏状钎剂、免 清洗钎剂等。
五、钎焊工艺
钎焊生产工艺包括钎焊前工件表面准备、装配、 安置钎料、钎焊、钎后处理等各工序。
1、钎焊接头设计 应考虑接头的强度，如何保证组合件的尺寸精
度、零件的装配定位、钎料的安置、钎焊接头的间 隙等工艺问题。
2）钎料的分类与编号
按熔点：熔点在450℃以下的称为软钎料， 高于450℃的称为硬钎料（难熔钎料），高于 950℃的称高温钎料。
按化学成：根据组成钎料的主要金属元素， 相应称为×基钎料，如Ni基钎料等。
按钎焊工艺性能：自钎性钎料、真空钎料、 复合钎料。
钎料按供货要求可制成带、丝、铸条、非 晶态箔材、普通箔材、粉末、环状、膏状、 含钎剂芯管材（丝材）、药皮钎料、胶带状 钎料等。
四 电阻焊方法
1、点焊（spot welding） 它适用于制造可以采用搭接接头、不要求气密、
厚度小于3mm的冲压、轧制的薄板构件。
1). 点焊接头形成过程（如图） 点焊循环：预压 通电 锻压 休止
2). 点焊接设计 接头形式： 搭接 折边 注意点距、边距、搭接量、装配间隙等。
焊点主要尺寸的确定
预压—通电加热—顶锻
高频对接焊缝的加热
焊件对接，利用高频电流（10~500KHz）进行焊接的方 法。分高频接触焊、高频感应焊
3)、闪光对焊 接头形成过程 连续闪光对焊：闪光 顶锻
特点：对焊前准备要求低，可焊材料广，焊接质 量好，可焊大截面工件。
应用：①杆件，如钢轨的接长等； ②环形工件，车轮钢圈的对接焊等； ③部件的组焊，发动机排气阀体与阀杆的
钎焊时，只有在液态钎料能 充分润湿母材的条件下（液面 “上升”），钎料才能填满钎缝。
液体沿间隙“上升”的高度ｈ与间隙大小2r 成反比——钎焊接头设计、装配时应使间隙小！
影响钎料润湿作用的因素：
①钎料和母材成分: 如液态钎料与母材相 互溶解或形成化合物，则润湿较好。
可通过第三者的作用来改善润湿作用。 ②钎焊温度——利于润湿。太高，易使钎 料流散、溶蚀或晶粒粗大。 ③表面氧化物——妨碍润湿。 ④母材表面状态——粗些好。 ⑤钎剂——适当的钎剂有良好作用。
实际填缝过程中，液态钎料与固态金属 母材间存在着溶解、扩散作用，致使液态钎 料的成分、密度、粘度和熔点都发生变化。
影响钎料毛细填缝的因素: 钎料和母材成分、钎焊温度、母材表面氧 化物、母材表面粗糙度、钎剂、间隙、钎料 与母材的相互作用
３、钎料与母材的相互作
钎焊时，熔化的钎料在毛细填缝过程中往往 还会与母材发生相互物理化学作用。这些作用可 以归结为两个方面：
稳定——闪光过程中不短路（会使工件过烧甚 至报废）、不断路（会失去保护作用）。
强烈——闪光越强烈，自保护作用越强。
第二节 钎焊
定义：将焊件和钎料加热到高于钎料熔点、 但低于母材熔点的温度，利用液态钎料润湿 母材，填充接头间隙，并与母材相互扩散而 实现连接焊件的方法
一、钎焊原理
利用液态钎料在母材表面润湿、铺展与母 材相互溶解和扩散以及在母材间隙中润湿、毛 细流动、填缝与母材相互溶解和扩散而实现零 件间的连接的。
⑴母材向钎料的溶解
溶解作用对钎焊的影响：
利——“清理”作用、合金化 弊——化合物（脆）、填缝性变差、熔蚀
⑵钎料组分向母材的扩散 钎料与母材的相互作用可以形成下列组织：
固溶体 化合物 共晶体
二、钎焊方法的分类
1、按温度分： 软钎焊（soldering）——钎料液相线温度
低于450℃； 硬钎焊（brazing）——钎料液相线温度高
接头间隙 间隙的大小在很大的程度上影响钎缝的致 密性和接头强度。 用钎剂钎焊时，接头的间隙应选得大一些。
2、焊件表面准备
钎焊前必须仔细地清除工件表面的氧 化物、油脂、脏物及油漆等。有时，钎焊 前还必须将零件预先镀覆某种金属层。
(1)清除油污 (2)清除氧化物
3、装配和固定
钎料的放置
在各种钎焊方法中，除火焰钎焊和烙 铁钎焊外，大多数是将钎料预先安置在接 头上的。安置钎料时应尽可能利用钎料的 重力作用和间隙的毛细作用来促进钎料填 满间隙。
六 钎焊在汽车零件生产中的应用
油冷
水箱
暖风
第三节 高能量密度焊
焊接技术简介
• 目前常用的焊接工艺有： • →电弧焊（氩弧焊、手弧焊、埋弧焊、钨极气体保护电弧
焊、等离子弧焊、气体保护焊） • →电阻焊 • →高能束焊（电子束焊、激光焊） • →钎焊 • →以电阻热为能源：电渣焊、高频焊 ； • →以化学能为焊接能源：气焊、气压焊、爆炸焊； • →以机械能为焊接能源：摩擦焊、冷压焊、超声波焊、扩
钎焊时，钎料的润湿角应小于20°。
上述液体与固体相互润湿的前提是他们之间无 化学反应发生。
２、毛细作用 液体在两平行板间隙中，其液面高度会相对
于板外液面自动上升或下降的现象。
θ——润湿角 h ——液面上升的高度
当θ＜90°、 h＞0，液体沿间隙 上升——润湿（酒精温度计）。
当θ＞90°、 h＜0，液体沿间隙 下降——不润湿（水银温度计）。
4). 点焊工艺参数及选择： 电流（KA）：电流过低不能
形成熔核，过高则飞溅。 通电时间:对塑性指标影响
较大,时间过长，组织变差 电极压力（KN）：压力影响
电阻、焊件向电极的散热
硬规范（强规范）: 大电流、短时间
软规范（弱规范）：小电流、长时间
熔核
塑性环
工件
异种材料及不等厚板点焊的工艺措施：
不等厚及异种材料焊接时、熔核偏向（产热多、 散热难）一边
２钎剂
钎剂的作用是去除母材和液态钎料表面上的 氧化物，保护母材和钎料在加热过程中不被进一 步氧化以及改善钎料在母材表面的润湿性能。
1）、对钎剂的基本要求
①溶解或破坏表面氧化膜能力； ②产物密度低、易排除 ③熔点低于钎料合适温度； ④无强烈腐蚀作用、无毒性 ⑤；成分及作用稳定（稳定温度≥100℃）； ⑥钎焊温度范围内表面张力小、粘度低、流动性 好、密度低；。
单个焊点的抗剪强度取决于两板交界面上熔核的面积。 焊透率应介于20%~80%之间。焊接不同厚度工件时， 每一工件上的最小焊透率可为接头中薄件厚度的20%， 压痕深度不应超过板件厚度的15% 。
d23,或 d5
Ahc10% 0
最小点距 e(815)
最小边距 s(6~10)
3). 点焊方法与工艺 点焊方法：单点、多点焊/单面、双面焊
散焊
各种焊接特性对比
焊接工艺 精度 变形 热影响 焊缝质量 焊料 使用条件
激光焊 钎焊
精密 精糙
对接焊等； ④异种金属，刀头与刀杆的对接焊等。
预热的作用： ①减小焊机需用功率；②降低焊 后冷却速度；③缩短闪光时间。
闪光的作用：主要是加热工件，同时形成的液 态金属（过梁）通过闪光被排出，对接头起到清理 作用；形成的气氛对接头产生一定的保护作用，有 利于提高焊接质量。
闪光必须稳定而强烈，尤其在闪光后期。
1 ). 缝焊工艺参数及选择
电流：比点焊大15%~40%。
电极压力：对熔核的影响与电焊一致，数值通 常比点焊大20%~50%。
焊接时间和休止时间：主要通过时间控制熔核 尺寸，通过休止时间控制重叠量。低速焊接时，焊 接/休止时间之比1.25：1～2：1，高速焊时则≥3 ：1。
焊接速度：焊接速度与被焊金属、板件厚度以 及焊缝强度、质量的要求等有关。通常较低。
于450℃。 高温钎焊 温度超过900℃而又不使用钎剂
的钎焊方法
3、按热源分： 钎焊方法通常是以所应用的热源来命名的 。
三、钎焊的特点
同熔焊方法相比，钎焊具有以下优点：
钎焊加热温度较低，对母材组织和性能的影响较小； 钎焊接头平整光滑，外形美观； 焊件变形较小，焊件的尺寸精度； 某些钎焊方法生产率高； 可以实现异种金属或合金、金属与非金属的连接。
2). 常用金属材料的缝焊 （1）低碳钢：低碳钢是焊接性最好 （2）不锈钢：小电流，短时间，大电极压力，中 焊速 （3）铝合金：焊接性差，应用强规范；
3 对焊 1)、对焊的特点和方式 对焊：以整个对接接触面焊合的电阻焊方法。 特点：效率高、易于实现自动焊 形式：电阻对焊 闪光对焊 滚对焊
2)、电阻对焊 接头形成过程：
第六章 其他焊接方法
授课老师—吴新华
知识点
• 一 电阻焊分类特点 • 二 钎焊原理特点 • 三 激光焊接特点及应用
二 电阻热及影响因素
1、电阻热——电阻焊的热源：Q=I2Rt （R=2Rw+Rc+2Rew）
2、影响产热的因素： ⑴电阻 焊件本身电阻RW，接触电阻RC ⑵电流 ⑶通电时间 ⑷电极压力 ⑸电极材料及端面形状 ⑹焊件表面状况
钎焊过程的分解
1、液态金属的填隙原理 液体金属填充接头间隙条件：润湿作用和 毛细作用。 当液体的附着力大于其内聚力时，液体就 能粘附在固体表面——发生润湿作用。
衡量液体对母材润湿能力的大小，可用液 相与固相接触时的接触夹角θ的大小来表示。
当0°＜θ＜90°，液体能润湿固体； 当90°＜θ＜180°，液体不能润湿固体。 θ=0表示液体完全润湿固体； θ=180°表示完全不润湿。
3、能量利用及温度分布 热量小部分（10~30%）有用，大部分 散失，其 中主要通过电极的热传导而散失。
点（对）焊——中心高，四周低 缝焊——由于焊点间相互影响，温度分布比
点焊的平坦，且前后不对称。
三、金属电阻焊的焊接性
1）导电性和导热性越高，焊接性越差。 2）高温（0.5~0.7Tm）屈服强度越高，焊接性越差。 3）塑性温度范围越窄，对参数波动越敏感，焊接 性越差。 4）材料对热循环的敏感性越强，焊接性越差。 另外，熔点高、线膨胀系数大、易形成致密氧化膜 的金属，其焊接性一般较差。
膏状钎料应直接涂在钎焊处；粉末状 钎料可用粘结剂调合后粘附在接头上。
４、钎焊工艺参数及确定
钎焊过程的主要工艺是钎焊温度和保温时间。 钎焊温度通常选为高于钎料液相线温度25～ 60℃。 钎焊保温时间视工件大小、钎料与母材相互 作用的剧烈程度而定。过长的保温时间将导致 溶蚀等缺陷的发生。 加热速度 冷却速度
Baidu Nhomakorabea
6). 点焊设备
（1）点焊机
固 定 式 专 用 多 点 焊 机 固定式通用点焊机
轻 便 式 点 焊 机
（2）电极 材料：要求导电、导热好 高温强、硬度高 耐磨 形成合金倾向小
结构：端部、主体、尾部、冷却水孔
电极帽
2、缝焊 工件装配成搭接接头，并置于两滚轮电极之 间，滚轮加压工件并滚动，连续或断续送电，形 成一条连续焊缝的电阻焊方法。
（3）不锈钢：要准确地控制加热时间和焊接电 流，以防止热影响区晶粒长大。
（4）铝合金：导电、导热率高，强度低，易氧 化，焊接性较差；必须采用硬规范焊接。
(５)镀层钢板的点焊问题
难点：低熔点涂层熔化，进入缝隙，降低电流密度； 涂层与电极形成固溶体、金属间化合物，导电、热性 能下降； 涂层进入熔池产生裂纹。 焊接技术要点: ①加大电流30%~50% ②采用Cr-Cu或Cr-Zr-Cu合金电极强冷， 或用嵌钨电极 ③结构允许，改用凸焊。 ④加强通风，防止涂层金属的有害。