感应钎焊解决方案与技术指导

2016-07-08  来自: 一分排列3 浏览次数:2504

感应钎焊解决方案与技术指导

感应/高频加热是一个复杂的钎焊方法,特别适用于高产量的焊接。本文就此予以指南并附有对其他钎焊方法的指导。


钎焊是熔化的填充金属在毛细管作用下填充工件间隙并形成结点的连接过程。这一焊接方法须在高于450℃ 而低于母材的熔解温度下进行。广泛被认同的一种说法是工件和填充金属共享的电子创造出的接头产生了牢固的连接。

近几年钎焊系统和技术发展迅速,运用现代的试验设备,使用者可以发现新的产品和技术来完善这个古老的冶金连接术的的特性,多功能性以及经济性。在过去的100年,包括氧乙炔炬,控制型环境炉炬焊和真空炉炬焊等许多钎焊产品和系统都得以发展。今天钎焊被广泛用于各个制造系统,包括空调制冷业,家用工具,汽车零部件,工具和机械,电子元件,船舶航空设施,农业灌溉以及商业机器。

钎焊程序

   有效的焊接就是用的成本加热正确的工件部位达到较优的钎焊温度,这不仅涵括加热方法还有合适的加热技术,以确保填充金属的较佳流动状态。本文将重点讨论感应钎焊的应用和技术。此类钎焊的独特性征使其快速在目前的金属装配上得到广泛应用。

感应方法

   感应钎焊与电阻钎焊相似,热是从电阻到电流中产生出来的。但是也有不同: 大部分钎剂可用于感应过程;因为热是电通过线圈而非母材产生的,后者部分可能对钎剂绝缘。

感应加热可以有选择的进行;允许使用者在较小的装配量或是不能对工件整体加热的情况下操作。

感应钎焊的温度通常在几秒钟就可以达到,实现了其高产性。

感应加热是利用磁场产生电阻来加热母材的。金属铁具有磁性并且电阻较高,加热起来比铜要快和容易许多。所有金属都可以进行感应钎焊。近年通过对复杂的锻造和冲压工序进行重新设计,使得可以进行成批生产工艺制造;这些新设计就是成本降低的主要因素。

感应加热在焊接中已经被证明是有价值的辅助。它允许快速局部加热,以最小的强度损失连接高强度的元件。准确的加热控制可有效地进行持续的焊接。感应加热对生产线的适应能力使得工件在装配上可进行有策略的布局,如有需要也可通过电子遥控进行加热和控制,比如脚踏开关控制。

过程

钎焊不仅仅是在接头间隙熔解填充金属,接头必须正确设计并达到要求的公差值,以使填充金属得以正常流动;必须完全清除母材上的氧化物以提供充足的湿润性,防止其表面再度氧化;必须选择合适的填充金属进行正常的熔解才能保证毛细管流动。感应钎焊的热是靠在交变磁场中产生感应电流的电阻热来实现的过程。比如说,工件的钎焊处位于循环加热的感应线圈产生的高频交变磁场中,由感应电流的产生电阻热对工件予以加热。每一焊接工作都需要高频电流和合适的感应线圈。

当实施操作时,感应器控制整个循环加热系统,钎焊变为一个按钮式焊接工序。往往只需要几秒钟的加热,要焊接的工件就迅速连接在一起,因此感应钎焊适应于大批量生产制造,但也因为其加热特性对于某些特殊的场合也是适用的。钎料合金在高温下熔解产生高强度接头。可以用感应钎焊进行连接的金属包括碳及合金钢,不锈钢铸铁,铜及铜合金,镍及镍合金还有含一定量铝的合金。

大部分钎料的形式为丝,带和粉状,另外有延展性的预制合金也可以以垫圈和环存在。为了控制钎料的使用量,预制合金允许预先装配,这样可以节约合金并产生统一的接头。一个好的预制合金应该和工件彻底接触以保证熔解顺利进行并达到合适的温度。

线圈设计的重要性

设计线圈的时候必须考虑与工件的金属性能相适应,并遵循被焊接部位的几何性。通过感应加热来钎焊时,要特别考虑到加热的方式,预置钎料合金的方法,相配合工件的公差,热传导性以及工件的膨胀性。在母材的接头附近测试抗张强度往往是失败的,因此在选择母材的时候,不仅要考虑其重量,热 / 电传导性,抗腐蚀性和其他性能,还有考虑其抗张强度。

接头的几何形状在强度和经济上也担当着重要角色。所有的因素都是平等的,较大的焊接表面比较小的表面产生的切变强度要大,但其所需要的母材及填充金属也较多。工程师的目标就是尽可能的以最小的焊接表面达到强度的要求。至于加热方式,线圈的设计也都是同等重要的,要保证接头在达到均匀的温度时其附近所有区域都高于熔解温度。同时也要求接头区域首先达到焊接温度以避免钎料流到较高温度区而热量散失。

预置钎料要想得到较好的效果,那么钎料不应该和线圈构成一个封闭的环路形成感应耦合。同时也要求不管什么时候都要尽可能的电磁防护预置钎料,避免在接头表面未达到焊接温度时钎料就熔解了;可以通过把钎料放置在装配工件内部或隐藏在某一元件下来完成。焊接工件的间隙决定了钎料的厚度,并且对于接头的强度也有很重要的影响。如果接头需要达到较大的强度,那么接头间隙必须足够大以允许熔化的钎料通过,且能够使熔化的钎剂及在加热过程中产生的气体泄露出去。

理想的接头间隙为 0.002-0.005 英寸,很多情况下0.006 或是0.008 也是可以接受的。接头间隙应该尽可能避免低于0.001 英寸或是高于0.008 英寸,不仅仅因为这样会导致弱的接头强度,也因为其制造成本较高。当要钎焊相似材料的工件确定其接头间隙时,工件的热膨胀因素必须考虑进去并且要留够充足的空间,这样在焊接温度下钎料才能得以填充接头间隙。

总的来说,在设计钎焊时母材以及焊料本身的强度都要同时考虑到。要达到较大的强度,钎焊接头应该设计为较大的剪切面而非搭接面。最后,建议在预置钎料的情况下对接头进行简单的检查。



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