铝合金火焰钎焊作业指导书

铝合金钎焊作业指导书

前言

一、钎焊

钎焊是三大焊接方法（熔焊、压焊、钎焊）的一种。

钎焊与熔焊相比，有下列优点：

a）钎焊时焊件不熔化。在大多数情况下，钎焊温度比焊件金属熔点低得多，因此，钎焊后工件组织和机械性能变化小，应力及变形小。

b）可以钎焊任意组合的金属材料，可以钎焊金属与非金属。

c）可以一次完成多个零件的钎焊或套叠式、多层式结构焊件的钎焊。

d）可以钎焊极细极薄的零件，也可以钎焊厚薄及粗细差别很大的零件。

e）可以将某些材料的钎焊接头拆开，重复进行钎焊。

二、铝合金焊接时具有以下特性：

1、铝的强氧化能力铝和氧的化学结合力很强，常温下表面就能被氧化而生成一层厚度为0.1~0.2μm的Al2O3薄膜，Al2O3的熔点高达2050℃，远远超过铝及铝合金的熔点（660℃），而且体积质量大，约为铝的1.4倍。焊接过程中，Al2O3薄膜会阻碍熔化金属之间良好结合，形成夹渣，并且还会吸附水分，在焊缝中产生气孔。

2、较大的热导率和比热容铝及铝合金的热导率和比热容约比钢大1倍，焊接过程中大量热量被迅速传导到基体金属内部，因此消耗更多的热量。

3、热裂倾向大铝及铝合金的线胀系数约为钢的2倍，凝固时的体积收缩率达6.5%。因此，焊接时具有一定的热裂倾向。

4、容易形成气孔氮不溶于液态铝，铝也不含碳。因此，焊接铝及铝合金

时在焊缝中不会产生N气孔和CO气孔，只可能产生氢气孔。

氢在液态铝中的溶解度为0.7mL/100g，而在660℃凝固温度时，氢的溶解度突然降至0.04mL/100g，使原来溶于液态铝中的氢大量析出，形成气泡。同时，铝和铝合金的的密度小，气泡在熔池中的上升速度较慢，加上铝的导热性强，熔池冷凝快，因此，上升的气泡往往来不及退出而留在焊缝中成为气孔。

5、接头不等强度铝及铝合金的热影响区由于受焊接热循环作用而发生软化，强度降低，使接头与母材金属无法达到等强度。工业纯铝及非热处理强化铝合金的强度约为母材金属的75%~100%；热处理强化铝合金的接头强度较小，只有母材金属的40%~50%。

6、焊穿铝及铝合金从固态转变为液态时，无明显的颜色变化，所以不易判断母材金属温度，施焊时常会因温度过高无法察觉而导至烧穿。

传统的铝及铝合金连接方法为熔化焊，但设备相对复杂，且对焊工的技术要求比较严格。钎焊作为铝合金连接的重要方法，具有钎焊变形小、尺寸精度高等优点，近年来在我国得到很广泛的应用。

一．钎焊的原理：

钎焊：利用熔点比母材熔点低的材料填充金属（被称为钎料），在低于母材熔点、高于母材熔点的温度下，利用液态钎料在母材表面的润湿、铺展和在母材中填缝，与母材相互溶解扩散，而实现零件间连接的焊接方法。

钎焊填充金属的材料称为钎料，根据熔点不同分为软钎料（＜450℃）和硬钎料。钎焊焊剂：钎剂，它的作用：1. 清除母材和钎料表面的氧化物和杂质。2. 以液态薄膜的形式覆盖在工件金属和钎料表面上，起到保护作用。

3. 改善液态钎料对工件表面的润湿性，增大钎料的填充能力。

二．钎焊的方法：钎焊常用的工艺方法较多，几乎所有的加热热源都可以用作钎焊热源，并依此将钎焊分类：

烙铁钎焊用于细小简单或很薄零件的软钎焊。

波峰钎焊用于大批量印刷电路板和电子元件的组装焊接。施焊时,250℃左右的熔融焊锡在泵的压力下通过窄缝形成波峰，工件经过波峰实现焊接。这种方法生产率高，可在流水线上实现自动化生产。

火焰钎焊用可燃气体与氧气或压缩空气混合燃烧的火焰作为热源进行焊接。火焰钎焊设备简单、操作方便，根据工件形状可用多火焰同时加热焊接。这种方法适用于自行车架、铝水壶、铝合金门窗等中、小件的焊接。

浸沾钎焊将工件部分或整体浸入覆盖有钎剂的钎料浴槽或只有熔盐的盐浴槽中加热焊接。这种方法加热均匀、迅速、温度控制较为准确，适合于大批量生产和大型构件的焊接。盐浴槽中的盐多由钎剂组成。焊后工件上常残存大量的钎剂，清洗工作量大。

感应钎焊利用高频、中频或工频感应电流作为热源的焊接方法。高频加热适合于焊接薄壁管件。采用同轴电缆和分合式感应圈可在远离电源的现场进行钎焊，特别适用于某些大型构件，如火箭上需要拆卸的管道接头的焊接。

炉中钎焊将装配好钎料的工件放在炉中进行加热焊接，常需要加钎剂，也可用还原性气体或惰性气体保护，加热比较均匀。大批量生产时可采用连续式炉。真空钎焊工件加热在真空室内进行，主要用于要求质量高的产品和易氧化材料的焊接。

三．火焰钎焊工艺过程：

四.火焰钎焊操作技术

①先用轻微碳化焰的外焰加热焊件，焰芯距焊件表面15～20mm，以增大加热面积。

②当钎焊处被加热到接近钎料熔化温度时，可立即涂上钎剂，并用外焰加热使其熔化。

③当钎剂熔化后，立即将钎料与被加热到高温的焊件接触，并使其熔化渗入到钎缝的间隙中。当液态钎料流入间隙后，火焰的焰芯与焊件的距离应加大到35～40mm，以防钎料过热。

④为了增加母材和钎料之间的熔解和扩散能力，应适当提高钎焊温度。但若温度过高，会引起钎焊接头过烧，因此，钎焊温度一般应控制在高于钎料熔点30～40℃为宜。同时还应根据焊件的尺寸大小，适当控制加热持续时间。

⑤钎焊后应迅速将钎剂和熔渣清除干净，以防腐蚀。对于钎焊后易出现裂纹的焊件，钎焊后应立即进行保温缓冷或作低温回火处理。

五．铝合金钎焊工艺流程

1.接头设计：

1）钎焊接头一般采用搭接，对接，斜接和T性接头。

2）装配间隙的大小影响钎焊的致密性和接头的强度。间隙过大影响钎料在钎缝中的均匀铺展，间隙过小影响钎料的流入，使钎料不能充分填满钎缝降低接头强度。综合考虑，钎焊铝合金采用45º接头，用铝基钎料装配间隙一般为0.10-0.30mm 并且钎缝间隙要均匀。

2.钎焊步骤：

(1) 焊前脱脂。碱液脱脂(碳酸钠40～70 g/L )溶液温度为60°～70°C, 清洗时间3～5 m in。

(2) 钎料放置和钎剂刷涂。在接缝面上刷上钎剂, 将钎料置于接缝内, 装配固定, 在焊缝四周刷涂钎剂。

(3) 加热钎焊。钎焊时, 首先应使火焰在焊缝整个截面两侧来回移动, 此时不要将火头正对钎料, 以免钎料发生局部熔化。观察钎剂由湿变干, 颜色由白色粉末变暗成灰色, 此时温度已接近钎剂的熔点。钎剂熔点比钎料低几十度, 钎剂开始熔化, 此时用火焰对钎料进行均匀加热, 直至填满整个焊缝。

(4) 检验要求。钎缝外观光滑, 钎角饱满, 钎剂残渣清理干净。