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1、论文钎焊技术XX 职业技术学院毕业论文2007级论文题目： 钎焊技术 专 业：机械制造与自动化班 级：XXX 姓 名：XXX 学 号：XX 指导教师：XX 2010年06月【内容摘要】：焊接是制造业的重要组成部分，应用广泛，发展迅速，在制造行业占有重要的地位。我国是世界产钢、用钢大国，也是焊接大国。随着高新技术和新工艺的不断出现，机械制造、安装、维修业也逐步向精细方向发展，对焊接技术的要求也越来越高。近几年来，焊接的使用量迅速增加；焊接机械化自动化技术改造加快；焊接自动化率快速提高。钎焊是用比母材熔点低的金属材料作为钎料，用液态钎料润湿母材和填充工件接口间隙并使其与母材相互扩散的焊接过程，这篇

2、论文对钎焊焊接前的准备和焊接方法的做了设计，介绍了焊接所需的钎料和钎剂，给出了钎接接头形式以及接头的质量检测方法，在钎焊操作中应该注意的安全问题。【关键词】：焊料，焊剂，钎焊接头，钎焊装置，钎焊气体摘要绪论1第1章 钎焊的认识21.1 钎焊基本知识概述21.2 钎焊的特点及应用31.3 钎焊常用的工艺和方法3第2章 钎接材料料和焊剂52.1焊接材料52.1.1钎料的分类52.1.2 钎料的润湿与铺展62.1.3钎料的毛细流动62.1.4钎料与母材的相互作用72.2 钎焊焊剂7第3章 焊接接头及其质量检测83.1接头形式83.2 钎焊接头缺陷检测与防治10第4章 焊接的实现124.1焊接装置12

3、4.2 焊接气体134.3焊接前的准备144.4焊接方法144.5 钎焊后的清洗16第5章 钎焊操作中的安全与防护16第6章 结论18参考文献18致谢19绪论一 焊接在现代工业中的地位在高速发达的现代化工业中，金属成为了必不可少的材料，将这些金属材料做成工业产品，避免不了要进行连接，而焊接就是将这些零部件连接起来的一种主要的加工方法。焊接作为制造业基础工艺和技术，为工业经济发展作出了重要贡献，在人类引以为自豪的各个领域，如航空航天，核能利用，电子信息等，都利用了焊接技术的先进成果。作为即将成为“世界工厂”的中国，随着经济发展的需要，相信焊接技术必将得到更迅速的发展，并在工业生产中发挥更重要作用

4、。二 焊接方法分类及金属材料的焊接性 1.焊接方法及分类 焊接方法是指特定的焊接方法。目前，焊接方法分类甚多。通常情况下，按其焊接过程特点将其分为熔焊、压焊、钎焊三大种类。每一种类又按不同方法细分若干小类，如图1:图12.金属材料的焊接性金属材料的焊接性是指材料在限定施工条件下焊接成按规定设计要求的构件，并满足预定服役要求的能力。三 论文内容本论文主要介绍三大焊接技术之一钎焊。第一章 钎焊的认识1.1 钎焊基本知识概述钎焊是利用比母材熔点低的金属材料作为钎料，加热母材到一定温度（高于钎料，低于母材），熔化的钎料润湿填充任处于固态的母材间隙，形成一种牢固接头的方法。钎焊变形小，接头光滑美观，适合

5、于焊接精密、复杂和由不同材料组成的构件，如蜂窝结构板、透平叶片、硬质合金刀具和印刷电路板等。钎焊前对工件必须进行细致加工和严格清洗，除去油污和过厚的氧化膜，保证接口装配间隙，使用钎剂可增加钎料的润湿性。间隙一般要求在 0.010.1毫米之间。常见的钎焊如图2所示。图2与熔焊相比，钎焊时母材不熔化，仅钎料熔化； 与压焊相比，钎焊时不对焊件施加压力。钎焊形成的焊缝称为钎缝。 钎焊所用的填充金属称为钎料。 钎焊过程：一是液体钎料填满钎缝的过程，二是钎料与母材相互作用的过程。 钎焊的加热方式有烙铁加热、火焰加热、电阻加热、感应加热、浸渍加热和炉中加热等。 烙铁加热温度较低，一般只适于软钎焊。 浸渍加热

6、类型有盐浴加热和金属浴加热，本身即提供钎剂或钎料，加热快，接头洁净。 炉中加热：气氛、炉温可控，加热均匀、焊件变形小。 浸渍加热和炉中加热均可用于同时焊多件或多条钎缝，特适合于焊接形状复杂且多钎缝的零件。 1.2 钎焊的特点及应用1.2.1 与熔焊相比，钎焊有如下特点：1、稳定性好钎焊时，可采用工件整体加热，可使接头光滑平整，组织和机械性能变化小，变形小，焊件变形可降到最低程度，易保证焊件的尺寸精度， 2、应用范围广可焊异种金属，也可焊异种材料，且对工件厚度差无严格限制，例如金属与玻璃的钎焊。 3、生产效率高钎焊对母材的物理化学性能影响小，焊接应力和变形较小，可焊接性能差别较大的异种金属，能同

7、时完成多条焊缝，生产效率很高。 4、经济性好钎焊设备简单，生产投资费用少，但钎焊接头的强度较低，耐热能力差。1.2.2 钎焊的应用钎焊不适于一般钢结构和重载、动载机件的焊接。主要用于制造精密仪表、电气零部件、异种金属构件以及复杂薄板结构，如夹层构件、蜂窝结构等，也常用于钎焊各类异线与硬质合金刀具等。钎焊可以承受轻载荷的焊件，如硬质合金刀具、自行车车架等；钎焊也可焊接不承受载荷但要求密封性好的焊件，如容器、仪表元件等。由于接头外表美观整齐，可以应用于钻探钻头、换热器、导管及各类容器等；目前，钎焊在机械、电机、仪表、无线电等部门都得到了广泛的应用，在微波波导、电子管和电子真空器件的制造中，钎焊甚至

8、是唯一可能的连接方法。1.3 钎焊常用的工艺和方法钎焊过程的主要工艺参数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 ，以保证钎料能填满间隙。钎焊保温时间视工件大小及钎料与母材相互作用的剧烈程度而定。大件的保温时间应长些，以保证加热均匀；钎料与母材作用强烈的，保温时间要短。一般说来，一定的保温时间是促使钎料与母材相互扩散，形成牢固结合所必需的，但过长的保温时间将导致熔蚀等缺陷的发生。由以上可知适当的保温时间也是必需的。钎焊常用的工艺方法较多，主要是按使用的设备和工作原理区分的。如按热源区分则有红外、电子束、激光、等离子、辉光放电钎焊等；按工作过程分有接触反应钎焊和扩散

9、钎焊等。接触反应钎焊是利用钎料与母材反应生成液相填充接头间隙。扩散钎焊是增加保温扩散时间，使焊缝与母材充分均匀化，从而获得与母材性能相同的接头。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、铝水壶嘴等中、小件的焊接

10、。 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，特点是整体加热比较均匀，变形小，经济性好。大批量生产时可采用连续式炉。 真

11、空钎焊：工件加热在真空室内进行，可有效的排除空气对焊件的有害影响，主要用于要求质量高的产品和易氧化材料的焊接。第2章 钎接材料料和焊剂2.1 焊接材料 2.1.1钎料的分类钎料是钎焊时用做填充金属的材料，形成钎焊接头的填充金属，钎焊接头的质量在很大程度上取决钎料。对钎料的基本要求：1低于工件金属的熔点钎料应具有合适的熔化温度范围，至少应比母材的熔化温度范围低几十度。2有足够的浸润性（钎料流入间隙的性能）在钎焊温度下，应具有良好的润湿性，以保证充分填满钎缝间隙。3有与工件金属适当的溶解和扩散能力钎料与母材应有扩散作用，以使其形成牢固的结合。4所获得的钎焊接头应符合产品的技术要求，满足力学性能、物

12、理化学性能、使用性能方面的要求。5钎料应具有稳定和均匀的成分，尽量减少钎焊过程中合金元素的损失。6钎料的经济性要好,应尽量少含或不含稀有金属和贵重金属,以降低成本，还应保证钎焊的生产率要高。7钎料应具有加工变形能力，以便于制成各种形状。（1）根据熔点不同，钎料分为软钎料和硬钎料 软钎料：即熔点低于450的钎料，有锡铅基、铅基（T150，一般用于钎焊铜及铜合金，耐热性好，但耐蚀性较差）、镉基（是软钎料中耐热性最好的一种，T=250）等合金。 软钎料主要用于焊接受力不大和工作温度较低的工件，如各种电器导线的连接及仪器、仪表元件的钎焊（主要用于电子线路的焊接） 常用的软钎料有：锡铅钎料（应用最广、具

13、有良好的工艺性和导电性，T100）、镉银钎料、铅银钎料和锌银钎料等。 软钎焊：指使用软钎料进行的钎焊。钎焊接头强度低（小于70Mpa）。 硬钎料：即熔点高于450的钎料，有铝基、铜基、银基、镍基等合金。 硬钎料主要用于焊接受力较大、工作温度较高的工件，如：自行车架、硬质合金刀具、钻探钻头等（主要用于机械零、部件的焊接）。 常用的硬钎料有：铜基钎料、银基钎料（应用最广的一类硬钎料，具有良好的力学性能、导电导热性、耐蚀性。广泛用于钎焊低碳钢、结构钢、不锈钢、铜以及铜合金等）、铝基钎料（主要用于钎焊铝及铝合金）和镍基钎料（主要用于航空航天部门）等。硬钎焊：指使用硬钎料进行的钎焊。钎焊接头强度较高（大

14、于200Mpa）。（2）按照钎料的主要合金元素分钎料按其主要合金元素可分为锡基、铅基、铝基等钎料。（3）按照钎料的制成形状分钎料按其制成形状可分为丝、棒、片、箔、粉状或特殊形状钎料（例如环形钎料或膏状钎料等）。2.1.2 钎料的润湿与铺展钎焊时，只有熔化的液体钎料很好地润湿母材表面才能填满钎缝。衡量钎料对母材润湿能力的大小，可用钎料（液相）与母材（固相）相接触时的接触夹角大小来表示。影响钎料润湿母材的主要因素有：（1）钎料和母材的成份若钎料与母材在固态和液态下均不发生物理化学作用，则他们之间的润湿作用就很差，如铅与铁。若钎料与母材能相互溶解或形成化合物，则认为钎料能较好地润湿母材，例如银对铜。

15、（2）钎焊温度由于钎焊加热温度的升高，由于钎料表面张力下降等原因会改善钎料对母材的润湿性，但钎焊温度不能过高，否则会造成钎料流失，母材晶粒粗大等缺陷，因此合理选择钎焊温度是非常重要的。（3）母材表面氧化物如果母材金属表面存在氧化物，液态钎料往往会凝聚成球状，不与母材发生润湿，所以，钎焊前必须充分清除氧化物，才能保证良好的润湿作用。（4）母材表面粗糙度当钎料与母材之间作用较弱时，母材表面粗糙的沟槽起到了特殊的毛细作用，可以改善钎料在母材上的润湿与铺展。（5）钎剂钎焊时使用钎剂可以清除钎料和母材表面的氧化物，同时也可降低液态钎料的表面张力，改善润湿作用。2.1.3钎料的毛细流动钎焊时，液体钎料要沿

16、着间隙去填满钎缝，由于间隙很小，如同毛细管，所以称之为毛细流动。毛细流动能力的大小，能决定钎料能否填满钎缝间隙。影响液体钎料毛细流动的因素很多，主要有钎料的润湿能力和接头间隙大小等，如钎料对母材润湿性好，接头有较小的间隙，都可以得到良好的钎料流动与填充性能。足够的加热保温时间也可影响毛细作用。2.1.4钎料与母材的相互作用钎焊时，液态钎料在毛细填隙过程中与母材发生相互物理化学作用，这种相互作用对钎焊接头的性能影响很大，它们可以分为两种：（1）母材向钎料的溶解钎焊时一般都发生母材向液体钎料的溶解过程，可使钎料成份合金化，有利于提高接头强度。但母材的过度溶解会使液体钎料的熔点和粘度升高，流动性变差

17、，往往导致不能填满钎缝间隙，同时可能使母材表面因过分溶解而出现凹陷等缺陷。（2）钎料组份向母材扩散钎焊时，也出现钎料组份向母材的扩散，扩散以两种方式进行：一种是钎料组元向整个母材晶粒内部扩散，在母材毗邻钎缝处的一边形成固溶体层，对接头不会产生不良影响。另一种是钎料组元扩散到母材的晶粒边界，常常使晶界发脆，尤其是在薄件钎焊时比较明显。为了使钎接部分连接牢固，增强钎料的附着作用，钎焊时要用钎剂。它的作用是清除钎料和母材表面的氧化物，保护焊件和液态钎料在钎焊过程中免于氧化，改善液态钎料对焊件的润湿性。2.2 钎焊焊剂钎剂就是钎焊时使用的熔剂。钎剂的作用是清除母材和钎料表面的氧化物及其它杂质；以液态薄

18、膜的形式覆盖在工件金属和钎料的表面上，隔离空气起保护作用保护钎料及焊件不被氧化；改善液态钎料对工件金属的浸润性，增大钎料的填充能力。钎剂通常分为软钎剂、硬钎剂和铝、镁、钛用钎剂三大类。（1）软钎剂 按其成分可分为无机软钎剂（具有很高的化学活性，去除氧化物的能力很强。能显著地促进液态钎料对母材的润湿。组分为无机酸和无机盐。一般的黑色金属和有色金属，包括不锈钢、耐热钢和镍铬合金等都可使用，但它残渣有腐蚀性，焊后必须清除干净）和有机软钎剂两类。 按其残渣对钎焊接头的腐蚀作用可分为腐蚀性、弱腐蚀性和无腐蚀性三类，其中无机软钎剂均系腐蚀性钎剂；有机软钎剂属于后两类。常用的软钎剂有磷酸水溶液（只限于300

19、以下使用，是钎焊含Cr不锈钢或锰青铜的适宜钎剂）、氯化锌水溶液和松香（只能用于300以下钎焊表面氧化不严重的金、银、铜等金属）等。（2）硬钎剂： 常用的硬钎剂有硼砂、硼酸（活性温度高，均在800以上，只能配合铜基钎料使用，去氧化物能力差，不能去除Cr、Si、Al、Ti等的氧化物）、KBF4（氟硼酸钾，熔点低，去氧化能力强，是熔点低于750银基钎料的适宜钎剂）等。由于铬会形成稳定的氧化物，因此应该采用活性很强的钎剂。软钎焊时，须采用氯化锌盐酸溶液、氯化锌一氯化钱盐酸溶液或磷酸。硬钎焊时，在用银铜锌、银铜锌锡钎料时可采用Q7101,QJIV2。用铜基钎料钎焊时，应采用含氟化钙的QJZOO。 第3章

20、 焊接接头及其质量检测3.1 接头形式接头形式的选择应根据结构形状、强度要求、工件厚度、焊缝位置、焊后应力与变形大小及焊接材料消耗等因素综合考虑。（1） 接头设计钎焊接头承载能力与接合面大小有关。因此，钎焊接头一般采用搭接接头或套接接头。如图3所示。 接头方式图3（2） 搭接长度如果太长就消费材料，增加构件重量；但太短，则不能满足强度要求。在实际生产中，搭接长度通常为钎焊金属厚度的34倍，但很少超过15mm。（3） 装配间隙 设计钎焊接头时，应考虑钎焊件的装配定位和钎料的安置等。装配时，装配间隙要均匀、平整和适当。间隙太小，会影响钎料的渗入与润湿，达不到全部焊合；间隙太大，则破坏钎料的毛细作用

21、，会降低钎焊接头强度，且浪费钎料。一般钎焊接头间隙取为0.050.2mm。现有部分材料间隙推荐表1： 各种材料钎焊接头间隙推荐表1母材种类钎料种类间隙mm碳钢铜钎料黄铜钎料银基钎料锡钎料0.010.050.050.200.020.150.050.20不锈钢铜钎料黄铜钎料银基钎料锡钎料0.020.070.050.100.070.250.050.20铜及铜合金黄铜钎料银基钎料锡钎料铜磷钎料0.070.250.050.100.070.250.050.20铝及铝合金铝基钎料锡锌钎料0.100.300.100.303.2 钎焊接头的缺陷及防治3.2.1钎焊接头内常见的缺陷及其成因如下：（1）填隙不良，部

22、分间隙未被填满产生原因：接头设计不合理，装配间隙过大或过小，装配时零件歪季斜。钎剂不合适，如活性差，钎剂与钎料熔化温度相差过大，钎剂填隙能力差等；或者是气体保护钎焊时气体纯度低，真空钎焊时真空度低。钎料选用不当，如钎料的润湿作用差，钎料量不足。钎料安置不当。钎焊前准备工作不佳，如清洗不净等。钎焊温度过低或分布不均匀。（2）钎缝气孔产生原因：接头间隙选择不当。钎焊前零件清理不净。钎剂去膜作用或保护气体去氧化物作用弱。钎料在钎焊时析出气体或钎料过热。（3）钎缝夹渣产生原因：钎剂使用量过多或过少。接头间隙选择不当。钎料从接头两面填缝。钎料与钎剂的熔化温度不匹配。钎剂比重过大。加热不均匀。（4）钎缝开

23、裂产生原因：由于异种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。钎料凝固时，零件相互错动。钎料结晶温度间隔过大。钎缝脆性过大。（5）钎料流失产生原因：钎焊温度过高或保温时间过长。钎料安置不当以致未起毛细作用。局部间隙过大。母材被溶蚀。母材与钎料之间的作用太剧烈。钎料量过大。 3.2.2 钎焊接头缺陷的检测方法：钎焊接头缺陷的检验方法可分为无损检验和破坏性检验。（1）外观检查 乱外观检查是用肉眼或低倍放大镜检查钎焊接头的表面质量，如钎料是否填满间隙，钎缝外露的一端是否形成圆角，圆角是否均匀，表面是否光滑，是否有裂纹、气孔及其它外部缺陷。（2

24、）表面缺陷检验表面缺陷检验法包括荧光检验、着色检验和磁粉检验。它们用沫检查外观及检查发现不了的钎缝表面缺陷，如裂纹、气孔等。荧睡检验一般用于小型工件的检查，大工件则用着色探伤法，磁粉检测法只用于磁性金属。（3）内部缺陷检验采用一般的X射线和y射线、超声波和致密性检验。X射线和y射线是检验重要工件内部缺陷的常用方法，它可显示钎缝中的气孔、夹渣、未钎透以及钎缝和母材的开裂，超声波检验所能发现的缺陷范围与射线检验相同。钎焊结构的致密性检验常用方法有一般的水压试验、气密试验、透试验、煤油渗透试验和质谱试验等方法。其中水压试验用于高压容器，气密试验及气渗透试验用于低压容器，煤油渗透试验用于不受压容器，质

25、谱试验用于真空密封接头。3.2.3防治钎缝缺陷出现的措施：（1） 适当增加钎缝间隙可增强液态钎料填缝能力，有利于钎料均匀填充，减少夹渣夹气的产生。（2） 采用不平行间隙不平行间隙钎焊致密性要比平行焊好。如图4：图4第4章 焊接的实现4.1 焊接装置焊接装置主要组成开关阀门，节气装置，胶管，助焊剂罐，点火器，焊枪，如图5所示。图5胶管分为氧气胶管（黑色）和丙烷气胶管（红色）。助焊剂罐是添加焊剂的地方，窗口可以观察焊剂量的多少。焊枪是钎焊焊接装置的重要组成部分，它由氧气接头，丙烷气接头，丙烷气调节手轮，混合气管，喷嘴，氧气调节手轮，氧喷嘴，射吸管。如图6所示：图64.2 焊接气体焊接气体的分类：(

26、1)可燃性气体: 与氧气和空气混合后可以燃烧的气体，如氢气、乙炔气、天然气、丙烷气（丙烯气）等；(2)支燃性气体: 有助于其他气体和物质燃烧的气体，如氧气 ；(3)不燃烧性气体：与氧气混合也不可以燃烧的气体，如氮气、氦气、氩气。气体配管及气体软管的彩色区别气名气体配管气体软管氧气黑色黑色丙烷气红色红色氮气灰色灰色氧气的性质：无色,无臭,比重(空气与氧气的比例为1:1.1)。氧气的危险性:（1）加快燃烧速度。（2）降低始火温度。（3）增加火焰的温度。（4）容易爆炸。（5）加长火焰的长度。丙烯气的性质：C3H6无色，有臭，比重(空气与氧气的比例为1:1.5 )丙烯气的危险性：爆炸范围广，在助燃性气

27、体中容易爆炸。4.3焊接前的准备焊枪的使用：(1)右手持喷枪，用右手的大母指、食指和中指握丙烷气的开关阀。(2)用左手的大母指和食指控制氧气的开关阀。如图7所示：图7焊枪点火：(1)打开丙烷的开关阀（放气）再点火。(2)点燃焊枪后、慢慢打开氧气阀。(3)调节成可用于焊接的火焰大小。如图8所示：图8火焰的种类：中性火焰，氧化焰，还原火焰，如图9所示：中性火焰 氧化焰 还原火焰图94.4 焊接方法加热母材（立焊）：（1)在下部母材喇叭口顶部高出5mm左右的地方加热。（2）使用离焰尖35mm左右处火焰加热。如图10所示： 图10焊料的供给方法达到焊料可以渗透的温度时（母材变成淡红色时），从火焰的反方

28、向供给焊料，如图11所示：图11注意：把焊料贴上被加热的铜管外壁、焊料仍不融化表示加热不足。焊料是向温度高的方向流动，因此 应从火焰的相反方供给焊料（把焊料从火焰方供给会造成焊料无法流动）。加热母材（平焊）时，应注意平焊很容易造成泄漏的不良现象发生（特别是上部位置）。火焰的使用方法（避开法）：焊料渗透母材的同时、立即从母材移开火焰、在加热过度前避开火焰；决定位置后，焊料渗透母材，开始渗透后（即焊料开始流动时） 把火焰拿远（或拿近）避开火焰。避开火焰的方法对焊条来说很重要。根据火焰的避开方法，会发生像泄漏、母材熔化、产生氧化膜、减弱母材的強度等不良现象发生。如果火焰避开太早会造成加热不足、在焊料还没被溶化的情况下可以再用火焰加热。参考：焊料开始溶化的时间2分(6.35)3分(9.52)4分(12.7)34秒45秒56秒4.5 钎焊后的清洗钎剂残渣大多数对钎焊接头起腐蚀作用，也妨碍对钎缝的检查，常需清除干净。