钎焊方法种类很多,它们都有自己的特点和适用范围,现将常用的一些钎焊方法简介如下:
1.烙铁钎焊
烙铁钎焊是使用烙铁对焊件进行加热的一种软钎焊方法。它是利用烙铁头积聚的热量来熔化钎料,并加热钎焊处的母材,完成钎焊连接。在烙铁钎焊中,电烙铁钎焊的应用最广泛。由于用途、结构不同,有各式各样的电烙铁。图23-2所示为常见的电烙铁类型[4]。
图23-1 按软钎焊和硬钎焊用钎焊方法分类的框图 Fig.23-1 Block digram of Classification of Brazing(Soldering)methods according to Brazing and soldering Applications
表23-2 钎焊方法在图样上的表示代号Table 23-2 Code of Brazing(Soldering)methods on drawing
(续)
图23-2 电烙铁类型 Fig.23-2 Type of electro-Iron Soldering
烙铁钎焊的特点:烙铁钎焊一般为手工操作。电烙铁结构简单、重量轻(不超过1kg),操作方便灵活;智能电烙铁升温快,功率可根据焊点大小自动调节;电烙铁使用的功率通常在20~60W之间,只适合小件、薄件连接。烙铁头温度稳定,不会过热,烙铁头的温度一般不超过350℃,较适用于软钎焊;烙铁头有各种形状,能满足各种电子元器件对窄间隙钎焊要求。烙铁钎焊的缺点是需用钎剂,焊接速度较慢,生产率低,只能用于单件或小批量生产。直热式电烙铁温度精确控制较难,焊点质量受操作工技能及情绪影响较大。
烙铁钎焊较多应用于电子仪表等工业部门,主要用于一些数量少、品种多变的电子产品和对于一些产品的维修工作上。例如,导线接头的连接;集成电路中和印制电路板(PCB)上元器件引线的连接;通孔插装元器件和表面贴装元器件的拆焊;SMT组装及元器件的替换、返修。
2.气相钎焊
气相钎焊又称蒸汽钎焊,它是利用高沸点有机液体的饱和蒸汽在焊件表面凝结时释放的汽化潜热加热焊件的软钎焊方法,主要用于钎焊电子元件。
常用的高沸点液体为氟氯烷系溶剂,目前可选择的该类溶剂的沸点在150~300℃的范围内,氟氯烷系溶剂的介绍见658页。
气相钎焊的特点是:不管焊件的形状和尺寸如何,都能保证加热均匀,能够自然地精确控制加热温度,不会出现过热;氟氯烷系溶剂的热转换率高,加热速度快。对于一般的印制电路板钎焊时间为10~15s,即使大件也只需要30~90s[5];焊接温度保持一定,这是因为饱和蒸汽的温度由氟氯烷溶剂的沸点决定的;饱和蒸汽排除了空气,焊件氧化不明显,钎焊时可不用钎剂;焊件钎焊质量好,生产率高,适于大批量生产。气相钎焊的缺点是氟氯烷系溶剂价格昂贵,也不便于流水线生产。
气相钎焊特别适用于热敏感元器件及SMT中的精细元器件,如FQTP、BAG等的软钎焊连接。气相钎焊已应用于印制电路板上钎焊绕接用的接线柱,以及在陶瓷基片上钎焊陶瓷片或芯片基座外部引线等。
3.波峰钎焊
波峰钎焊是金属浴钎焊的一种。波峰钎焊时,熔化的钎料在一定压力下通过扁形喷嘴向上(或成一定角度)喷出,形成波峰,焊件以一定速度掠过波峰以完成钎焊过程。波峰钎焊是一种以熔融钎料作为加热热源对印制电路板与电子元器件待焊处进行浸渍的软钎焊。
波峰钎焊根据波峰形状不同可分为单波峰钎焊,双波峰钎焊和喷射空心波钎焊三种,其中双波峰钎焊应用最广泛。喷射空心波钎焊特别适合表面组装组件(SMA),表面组装器件(SMD)比率高的混装印制电路板(PCB)焊接。波峰钎焊过程主要由钎剂喷涂、预热和焊接三个工序构成。钎焊时,印制电路板背面的铜箔面在液态钎料的波峰上移动而实现钎焊。
波峰钎焊的特点:钎料波面上没有氧化膜和污垢,能使PCB与钎料良好接触,波峰钎焊是整板单面焊接,所有焊点在同一设定的参数下完成焊接,生产率高,自动化程度高,适宜大面积、大批量PCB元器件的焊接。波峰钎焊的缺点是设备投资大,维修费用高;钎料损耗大;热冲击过大时容易造成整块线路板变形及焊点开路;在通孔插装和表面贴装混合焊接时,热敏器件容易因焊接温度过高而损坏。选择波峰钎焊(又称局部波峰钎焊),可把每个焊点的焊接参数调至最佳,有可能做到通孔元器件的零缺欠焊接。
波峰钎焊主要应用于通孔插装的印制电路板的钎焊,现在已开始用于通-贴混装的印制电路板元器件的钎焊。
4.激光钎焊
激光钎焊是利用激光束加热焊件的钎焊方法。激光束具有优良的方向性、一致性和高功率密度的特点,通过光学系统将激光束聚集在很小的区域(直径仅为1~10μm)及很短时间(200~500ms)内,在焊接处形成一个能量高度集中的局部加热区,熔化钎料、润湿母材、完成连接。按照钎焊时所用钎料熔点的高低,激光钎焊又可分为激光软钎焊和激光硬钎焊。
激光钎焊的特点:激光钎焊时,由于激光束可实现对微小面积的高速加热,热影响区小,光辐射时间和输出功率易于控制,而且易于分光实现多点同时对称焊,具有很大的灵活性[6]。激光钎焊具有局部微区加热、快速加热和快速冷却的特点,可有效地减少焊点间的桥连,并获得良好的钎缝组织,从而提高焊点的抗疲劳性,也大大缩短了钎焊工艺时间。激光钎焊可以用简单的光学系统来实现聚焦;可不用钎剂,在空气、控制气氛和真空中进行非接触加热。激光钎焊容易实现自动化,钎焊质量好、生产率较高,可应用于高速生产线上。缺点是激光钎焊设备较复杂,投资成本较高。
激光钎焊已广泛应用于印制电路板表面贴装的电子元器件的再流焊。半导体激光器特别适用于高密度引线器件的焊接,其优点是不会对元器件有明显的影响,有效地避免了细间距引线间的桥连。局部微区快速加热也使得在高密度印制电路板上钎焊热敏感和吸热元器件成为可能。激光钎焊已开始成为微电子封装的标准制造工艺。
5.红外线钎焊
红外线钎焊又称红外再流焊,是利用聚焦的红外线光束加热焊件的钎焊方法。用于钎焊的红外线主要为远红外线,其波长在3~10μm左右。红外线很容易被物体吸收,在通过悬浮粒子的物质时不容易发生散射,具有较强的穿透能力,红外线钎焊就是利用红外线辐射能来加热焊件和熔化钎料形成连接的。根据所用钎料的熔点不同,红外线钎焊可分为红外线软钎焊和红外线硬钎焊。
红外线钎焊通常是用大功率石英白炽灯作为红外线辐射器,并配以工作面镀银或镀铝的反射器作为钎焊加热热源。上述装置适用于形状较简单的薄壁结构的高温钎焊,已成功钎焊不锈钢蜂窝壁板。如在石英灯上附加一个抛物面聚焦装置,可用于印制电路板上电子元器件的钎焊连接。
红外线钎焊的特点:能获得很高的能量照度(可达60~100kW/m2),加热速度快,热效率高,焊件中产生的应力小,适宜大批量生产。缺点是钎焊时需用钎剂,加热温度不均匀,特别是在钎焊印制电路板与表面贴装的电子元器件时。这是因为在该印制线路板上同时存在着尺寸大小、封装形式、热容量、热传导率及直接接受传热的面积等不同的元器件,焊接温度不均匀,会严重影响焊点的质量。为确保印制电路板元器件加热均匀,采用红外-热风复合钎焊,它兼备辐射和对流两种传热方式。使用远红外线作为主加热热源达到最佳的热传递,借助热风(空气或氮气)的均衡加热特性以减少器件与印制电路板之间的温差;红外-热风复合钎焊兼有红外线钎焊和热风钎焊的优点。远红外线向基板加热可避免元器件过热,特别对QFP、BGA等器件具有重要作用;红外-热风复合钎焊可使各种元器件之间的峰值温度差别保持在8℃左右,在连续钎焊生产期间,印制电路板之间温差可稳定在1℃上下,最终使得大小、质量不同的元器件之间的温差明显缩小[7]。
红外线软钎焊,特别是红外-热风复合钎焊已能将数以百计的元器件在同一时间内可靠地焊接在特定设计的印制电路板上,焊点受热相对均匀。红外线硬钎焊也已使用于连接汽车上的铜-铜、铜-钢的管-板式散热器及油冷却器。
6.超声波钎焊
超声波钎焊是利用超声波在液体钎料中的振荡产生空化现象所形成的大冲击波,有效地破坏焊件表面的氧化膜,从而改善钎料对母材的润湿作用而进行的钎焊。
超声波钎焊的特点:钎焊时不需用钎剂,超声波设备的投资较大。
超声波钎焊主要应用于低温软钎焊。超声波钎焊时,还要借助热源配合,如烙铁。超声波钎焊时,先在零件待焊处涂上钎料,再使用超声波烙铁进行钎焊。
7.光束钎焊
光速钎焊是利用氙弧灯发出的强光线聚焦成高能量密度的光束加热焊件的钎焊方法。它是将照射到焊件表面的光辐射能转变为热能,使焊件加热。
光束钎焊的特点:能量可无接触地传递给焊件,具有较大的灵活性;可以有效地加热钎焊各种材料而不受它们的物理性能和电磁性能的限制;在空气、保护气氛和真空中均可进行钎焊。缺点是焊件大小受光束能量的限制。
光束钎焊已应用于微电子器件内引线焊接和管壳的封装。
8.火焰钎焊
火焰钎焊是使用可燃气体与氧(或压缩空气)混合燃烧的火焰进行加热的钎焊。火焰钎焊按所用钎料的熔点可分为火焰软钎焊和火焰硬钎焊两大类;按其钎焊方式可分为手工火焰钎焊、半自动火焰钎焊和全自动火焰钎焊等数种。
火焰钎焊的特点:火焰钎焊的加热温度范围宽,从酒精喷灯的数百摄氏度到氧乙炔火焰的3100多度。火焰钎焊用燃气种类多(见表23-3),可根据焊件所需的钎焊温度选择燃气和钎料。除含磷钎料钎焊纯铜不需用钎剂外,火焰钎焊都需要使用钎剂。火焰钎焊通用性大,工艺过程较简单,又能保证必要的钎焊质量。手工火焰钎焊设备成本低,操作技术容易掌握,适宜单件或小批量生产;半自动或全自动火焰钎焊自动化程度较高,较多应用于特定产品的大批量生产。火焰钎焊的缺点是手工火焰钎焊时,加热温度较难精确掌握,要求操作工人具有较多经验;此外,火焰钎焊是一个局部加 热过程,容易在焊件中引起应力或变形。
表23-3 钎焊用保护气氛[8] Table 23-3 Atmospheres for brazing
① 钎料中或基体金属中如含有易挥发元素,应施加钎剂。
② 铜应是无氧铜。
③ 如合金中含有较多的铝、钛、铍、硅,应施加钎剂。
④ 应快速加热,防止脱碳。
⑤、⑥ 施加钎剂。
火焰钎焊主要用于以铜基钎料和银钎料钎焊碳钢、低合金钢、不锈钢、铜及铜合金的薄壁和小型焊件。也用于铝基钎料钎焊铝及铝合金。
火焰钎焊应用广泛。这种钎焊方法不受产品数量的限制、一个焊件上从一个接头到数百个接头都可以采用火焰钎焊进行连接。手工火焰钎焊适用于单件或小批量的生产,以及需要在多个位置进行局部钎焊的接头中,操作灵活性较强,特别适宜在安装和维修现场使用;自动和半自动火焰钎焊生产率高、设备较复杂,投资成本高,适合用于大批量生产的场合。火焰钎焊可钎焊碳钢、硬质合金、铸铁、铜及铜合金、铝及铝合金等,已广泛应用于空调器、制冷设备和加热器具的管路系统接头的钎焊。
9.炉中钎焊
炉中钎焊是将装配好钎料的焊件放在炉中进行加热的钎焊方法。按钎焊过程中钎焊区的气氛组成可分为三类,即空气炉中钎焊、保护气氛炉中钎焊和真空炉中钎焊。实际上,炉中钎焊大部分是在保护气氛或真空中进行的。(www.xing528.com)
(1)空气炉中钎焊 空气炉中钎焊就是将装配好有钎料和钎剂的焊件放入普通的工业电炉中加热至钎焊温度,依靠钎剂去除焊件和钎料表面的氧化膜,钎料熔化后,流入钎缝间隙,冷凝后形成接头。
空气炉中钎焊的特点:加热均匀、焊件变形小,所用设备简单、通用性强,生产成本低。其缺点是需用钎剂,钎焊加热时间较长,焊件在钎焊过程中会发生严重氧化及钎剂易失效。
空气炉中钎焊已用于铝叶轮、散热器、铝与不锈钢导管等的钎焊。
(2)保护气氛炉中钎焊 保护气氛炉中钎焊又称控气氛炉中钎焊,它是将装配好钎料的焊件置于特定的气氛环境(炉)中的钎焊。气氛可以是还原性气体(如氢、分解氨)或惰性气体(氩、氮等)。还原性气体以氢和一氧化碳为主要成分,它不仅能防止空气侵入,还能还原焊件表面的氧化物;惰性气体不会引起金属氧化,但也不能去除焊件表面的氧化物。还原性气体还原氧化物的能力和它的纯度(即露点)、钎焊温度以及焊件表面氧化物的类型有关。钎焊用保护气氛见表23-3。
保护气体炉中钎焊的特点:能精确控制温度、加热均匀、焊件变形小,一般不用钎剂,钎焊质量好。适用于中、小件的批量生产,特别适合多钎缝的焊件的焊接。缺点是设备费用较高;另外加热速度较慢,钎料和焊件不宜含有大量易挥发的元素。
氢气保护炉中钎焊可以钎焊无氧铜、碳钢、低合金钢、镀镍不锈钢、可伐合金、钼和钨等金属材料,以及陶瓷等非金属材料。氢气保护炉中钎焊已广泛应用于电真空器,如同轴磁控管、微波管组合件、大功率发射管、超高频器件腔体,以及波导器件,如蛇形波导和隔离滤波器等的焊接。
惰性保护气体炉中钎焊可以钎焊碳钢、铜及铜合金、不锈钢、铝及铝合金等。用高纯氩气在1100℃使用BAg72CuLi钎料成功地钎焊了1Cr18Ni9Ti不锈钢散热器;用高纯氮气中加少量无腐蚀性氟化物钎剂(如Nocolok钎剂)钎焊的汽车用铝制散热器、空调蒸发器和冷凝器等产品也获得了大量应用。
(3)真空炉中钎焊 真空炉中钎焊也称真空钎焊,是将装配好钎料的焊件置于真空炉中进行加热的钎焊方法。真空钎焊时,真空炉中的空气、挥发气体和杂质不断被抽出,使焊件处于真空条件下,此时炉内含有的有害气体极少。真空钎焊时,在高温和高真空的共同作用下,促使氧化物挥发、还原而被去除。真空钎焊特别适合钎焊面积很大而连续的接头。
真空钎焊的特点:在真空钎焊过程中,焊件不会被氧化和变质、焊件内部及表面吸附的气体会析出、焊件表面的氧化物会挥发或被碳还原,真空钎焊排除了焊件周围的有害气体,因而能获得优质的钎焊接头。真空钎焊时,钎焊温度能精确控制,焊件整体加热,热应力和变形小。不用钎剂,不会出现气孔、夹杂等缺欠,钎焊质量好。一次能钎焊多道钎缝,或同炉能钎焊多个组件,钎焊效率高。可钎焊的材料种类多,特别是能钎焊用普通钎焊方法无法钎焊的材料,如铝及铝合金、钛及钛合金、高温合金、陶瓷及先进复合材料等,还可将焊件热处理工序在钎焊过程中同时完成。真空钎焊的缺点是真空钎焊设备一次性投资大、维修费用高;真空钎焊对焊件的装配质量要求高;不宜使用含易挥发元素的母材和钎料。
真空钎焊已在航空、航天、电子、机械及核能等工业部门获得了广泛应用。其典型实例有航空发动机涡轮叶片、铝合金雷达平板缝阵天线、不锈钢列管式热交换器、液体火箭发动机波纹板结构推力室、姿控发动机头部、计算机铝合金机箱、铝合金波导、汽车发动机板翅式油冷却器、汽车尾气净化器金属载体以及反应堆燃料组件的定位架、控制棒用星形架等等零部件的钎焊。
10.感应钎焊
感应钎焊是利用高频、中频或工频感应电流作为热源的一种钎焊方法。它是将焊件的待焊部位置于交变磁场中,通过电磁感应在焊件中产生感应电流的电阻热来实现焊件加热的。导体内感应电流强度与交流电的频率成正比,随着所用交流电频率的提高,感应电流增大,焊件的加热速度变快;但交流电频率越高,焊件被加热部位的厚度越薄,这是因为电流主要集中在焊件的表面,这就是所谓的集肤效应。电流渗透深度与电流的频率、材料的电阻率和磁导率有关。表23-4列出了电流渗透深度与材料和电流频率的关系[1]:70。
表23-4 电流渗透深度与材料和电流频率的关系Table 23-4 Relationship between current penetration depth material and current frequency
感应钎焊按频率不同可分为高频、中频和工频三种感应钎焊,其中应用最广是高频感应钎焊。根据操作方式不同可分为手工、半自动和全自动感应钎焊。感应钎焊适合小件生产。手工感应钎焊操作灵活,半自动和全自动感应钎焊适宜批量生产。
感应钎焊的特点:感应加热为局部、快速加热、生产效率高,钎焊质量好;加热具有高度重复性,特别适于自动化和大批量生产;加热速度快,母材热影响区小,可避免或减少界面脆性化合物的形成,接头强度高;感应钎焊可在空气(需加钎剂)、保护气体和真空中进行加热。感应钎焊的缺点是加热温度不能精确控制,一般需使用钎剂,设备初装费用较高,配套系统复杂、部件装配难度大。
感应钎焊适合于钢、不锈钢、铝及铝合金、铜及铜合金、高温合金、钛及钛合金、铸铁等材料的钎焊,特别适用于对称形状的薄壁焊件,如管件的套接、管子和法兰、轴和轴套等接头的连接。感应钎焊已在许多工业领域获得广泛的应用,如喷气涡轮发动机的动力轴、燃油总管,燃料泵热气体总管、四氧化二氮蒸发器的集合器、不锈钢铜覆底锅、截煤齿和陀螺外壳等的钎焊。感应钎焊被越来越多地用在非常细小的部件上,如印制电路板和基底[9]。
11.电阻钎焊
电阻钎焊是利用电流通过焊件或与焊件接触的加热块所产生的电阻热,加热焊件和熔化钎料的钎焊方法。钎焊时,对钎焊处应施加一定的压力。电阻钎焊分直接加热和间接加热两种方式。直接加热电阻钎焊被加热的只是焊件的钎焊处,因此加热速度很快,要求焊件的钎焊面彼此保持紧密贴合,否则将因接触不良造成母材局部过热或接头严重未钎透等缺欠;间接加热电阻钎焊时,电流只通过焊件中的一个焊件或者不通过焊件,而是通过紧靠焊件的加热块,钎料的熔化和其他零件的加热均靠加热块传导来的热量加热。它的优点是便于钎焊热物理性能差别大的材料和厚度相差悬殊的焊件。由于电流不需通过钎焊面,因此可以直接使用固态钎剂,而且对焊件钎焊面的配合要求也可以适当放宽。
电阻钎焊的特点:加热速度快,生产率高,生产成本较低;加热十分集中,对周围的热影响小;工艺较简单,劳动条件好,而且过程容易实现自动化。缺点是控制温度困难,钎焊的接头尺寸不能太大,形状也不能很复杂。
目前电阻钎焊主要用于小件的焊接,如硬质合金刀具、带锯、电机的定子线圈、导线端头、电器触头,以及电子设备中印制电路板上的集成电路块和晶体管等元器件引线的连接。
12.浸渍钎焊
浸渍钎焊是将焊件或装配好钎料的焊件整体或局部浸沉在静态的液体盐混合物的浴槽中或液体钎料的浴槽中进行加热的钎焊方法。依靠这些液体介质的热量传导来实现钎焊过程。
浸渍钎焊按使用的液体介质不同可分为盐浴钎焊和金属(钎料)浴钎焊。
(1)盐浴钎焊 盐浴钎焊是将装配好钎料的焊件浸沉在盐浴槽中加热而进行的浸渍钎焊。盐浴钎焊时,焊件的加热和保护都是靠盐浴来实现的。表23-5中列出了一些用得较广的钎焊用盐混合物的成分及特性,它们适用于以铜基和银钎料钎焊钢、合金钢、铜及铜合金和高温合金等。
表23-5 钎焊用盐混合物的成分及特性Table 23-5 Composition and properties of a salt mixture used in soldering
注:当浸渍钎焊铝及铝合金时,可直接使用铝钎剂作为盐混合物。
盐浴钎焊最大优点是由于盐浴槽的热容量很大,焊件升温的速度极快并且加热均匀,特别是钎焊温度可精密控制,有时甚至可在比母材的固相线只低2~3℃的条件下钎焊[3]。
(2)金属浴钎焊 这种钎焊方法的过程是将经过表面清理并装配好的焊件进行钎剂处理,然后浸入熔化的钎料中。熔化的钎料把焊件钎焊处加热到钎焊温度,同时渗入钎缝间隙中,并在焊件提起时保持在间隙内,凝固形成接头。波峰焊是一种改良的金属浴钎焊。
金属浴钎焊工艺简单、生产率高。
浸渍钎焊的特点:由于液体介质的热容量大,导热快,能迅速而均匀地加热焊件;钎焊过程的持续时间短,一般为几秒钟,生产率高;焊件的变形、晶粒长大不显著;钎焊过程中液体介质能隔绝空气,保护焊件不受氧化;溶液温度能精确控制在±5℃范围内,钎焊过程容易实现机械化。浸渍钎焊的主要缺点是焊件上的熔盐残留物清洗困难,盐浴蒸气和废水易引起环境污染,劳动条件差,耗电量大,不适合钎焊有深孔、盲孔和封闭型焊件。
浸渍钎焊已广泛应用于许多工业部门。盐浴钎焊目前较多地用于铝及铝合金、镁及镁合金、钢和硬质合金等的焊接。盐浴钎焊的产品,如平板裂缝天线、铝板翅式换热器、自行车车架和硬质合金钎头等。金属浴钎焊主要用于以软钎料钎焊钢、铜及铜合金,特别是对那些钎缝多而密集的产品,如蜂窝式换热器、电机电枢、汽车水箱、印制电路板与电子元器件引线等的焊接。
13.扩散钎焊
扩散钎焊是在焊件钎焊面间预置钎料箔,或借接触反应形成的液相作为钎料,在真空或保护气氛中将焊件在高于钎料的固相线温度下持久加热,使钎料成分与母材相互充分扩散,以获得性能优异的均质钎缝的钎焊。当加热金属能形成共晶或一系列具有低熔点的固溶体时,就能实现扩散钎焊。
扩散钎焊分为两类,一类是接触反应钎焊,不加钎料,直接利用母材之间化学成分的不同(如银和铜),在加热过程中相互发生共晶反应生成液体,随着扩散继续进行,液态变固态,形成冶金结合的钎缝。接触反应钎焊能形成共晶或低熔固溶体的金属对见表23-6。另一类是瞬时液相扩散连接(TLP),是在接头间隙内预置钎料或镀层,加热使它们处于液相后,长时间的扩散使钎缝内的金属由液相变为固相;继续延长保温时间,能够完全或局部消除钎料层,获得与母材相近的显微组织、成分和性能的钎缝。
表23-6 接触反应钎焊用金属对Table 23-6 metal couples for contact-reaction brazing(soldering)
(续)
扩散钎焊兼有真空钎焊和扩散焊的优点。和真空钎焊相比,在钎焊温度下,保温时间长,钎缝在平衡状态下结晶不需要降温即可形成接头,钎缝组织均匀,无明显钎料层;与扩散焊相比,连接温度低,焊件所加的压力小,甚至可不加压。
扩散钎焊的特点:等温凝固形成的钎缝成分和组织均匀,接头强度高、塑性好,耐蚀性和重熔化温度获得显著提高。缺点是生产周期长,生产成本高。
扩散钎焊已广泛用来连接同种或异种金属及其合金,如钢与钢、镍基高温合金(如定向凝固合金、单晶合金等)、难熔金属(如钼、钨、钽)等,它更适合连接异种材料,如石墨与不锈钢、陶瓷与可伐合金、铝-锂合金与铝基复合材料等。
扩散钎焊已用于飞机发动机的镍基高温合金涡轮叶片,液体火箭补燃发动机的钢-钢、钢-钛燃烧室,液压泵端部石墨-不锈钢密封件等零部件的连接。
14.电弧钎焊
电弧钎焊就是利用电弧加热焊件的钎焊。电弧钎焊是一种新工艺,它兼有电弧焊和钎焊的优点。钎焊时,电弧位于焊件与熔化极之间,周围是惰性气体。钎料作为电弧的一个电极,从焊枪中连续送进钎焊区,形成钎焊焊缝的填充金属。电弧钎焊主要可分为熔化极惰性气体保护电弧钎焊(即MIG钎焊)、钨极惰性气体保护电弧钎焊(即TIG钎焊)、等离子弧钎焊和冷金属过渡气体保护电弧钎焊(即CMT钎焊)等数种,其中MIG钎焊应用最为广泛。
电弧钎焊具有以下特点:工艺简单,操作方便,设备便宜,适用范围广,节能高效,易于实现自动化。电弧钎焊热量较集中,加热升温速度快,钎料熔点低,钎焊接头在高温停留的时间短,母材金属不易晶粒长大、热影响区小。MIG钎焊电弧十分稳定、热输入少,焊件变形小,焊缝成形美观,容易实现单面焊双面成形;钎焊接头强度高、钎焊质量好,特别适合镀锌薄板的钎焊连接,不需要钎剂,焊后不用清洗。电弧钎焊用于镀锌钢板钎焊时,可防止锌层的破坏及锌的蒸发,钎缝耐蚀性好,生产率高[3]:562。电弧钎焊也适合异种材料的连接,如钢与铝、钛与铝等。缺点是加热温度不容易控制。
电弧钎焊已在生产中获得很多应用,例如,MIG钎焊已用于奥迪A6、别克、帕萨特等轿车车身壳体、车门等的镀锌钢板的焊接;CMT钎焊也已成功地用于铝与不锈钢的钎焊连接。国外已广泛将电弧钎焊用于铝与不锈钢的连接及电器制造上[3]。此外,在食品工业、空调、集装箱等制造中也采用了电弧钎焊。
15.电子束钎焊
电子束钎焊是利用电子束加热焊件的钎焊方法。电子束钎焊的加热原理与电子束焊相同,是利用在高真空下,经聚焦的电子流在强电场中高速地由阴极向阳极运动中,电子与零件的钎焊面(阳极)碰撞的动能转变为热能来实现钎焊加热的。由于钎焊要求的加热温度较电子束焊的要低得多,因此钎焊通常采用扫描的或散焦的电子束。
电子束钎焊特点;功率密度高、加热速度快、热影响区小、钎焊质量好;通过电场、磁场对电子束可作快速而精确地控制,实现复杂钎缝的自动焊接;真空环境有利于提高钎缝质量,特别适合难熔金属及异种金属的钎焊;焊接可达性好,只要束流可达就可进行焊接。其缺点是它要求使用高真空和高精度的操纵装置,设备复杂,投资大;对接头加工装配要求严格,以确保间隙小而均匀;生产率低,成本高;焊件尺寸和形状受真空室限制。电子束钎焊较适用于重要材料和焊件的大批量生产。
目前国内使用的钎焊方法还有很多,如热压头式再流钎焊法、平面静止式钎焊法、辉光放电钎焊法等等,在此就不一一介绍了。
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