高频钎焊(高频焊接、感应焊接)作业规范

1.焊接设备和材料

1.1高频钎焊设备感应钎焊靠感应加热提供热源,通过感应或工作线圈,而不是对工件直接通电,将电能用感应方法传递到工件,并有选择地将待焊零件表面加热到钎焊温度的一种焊接方法。焊接过程使用的设备由高频感应加热设备、高频感应钎焊机械装置及水 冷系统和控制系统组成。

1.2硬质合金刀片常用的硬质合金有YT5、YT15、YT30、YG3X、YG11C、YN等。物理性质以其线膨胀系数对焊接性影响较大。线膨胀系数为(4.2~7)×10-6/℃,硬质合金导热系数为0.08~0.21卡/厘米·秒·度,这些都是引起焊接应力的重要原因。

1.3刀体硬质合金刀具的常用刀体使用45#、55#、40Cr等材料,其线膨胀系数范围为12.0~14.0×10-6/℃。

1.4钎料硬质合金钎焊选用的钎料具有较好的润湿性和较高的焊缝强度,同时钎料的高温塑性好、钎料形态多样。钎料在使用前需要用酒精等擦净。

1.5 钎料的选用 钎料选用的原则:润湿母材并能形成良好钎料接头,满足工件要求,满足所用钎焊方法及钎焊性需要,成本低。

1.5.1尽量选择钎料的主要成分与母材成分相同的那种钎料,这样两者必定具有良好的润湿性;

1.5.2钎料的液相线要低于母材固相线至少40~50℃;

1.5.3钎料的熔化区,即该钎料组成的固相线与液相线之间的温度差要尽量小,否则将引起工艺困难。温度差过大还宜引起熔析。

1.5.4钎料的主要成分与母材的主要成分在元素周期表的位置尽量靠近,这样引起电化学腐蚀较小,接头抗腐蚀性较好。

1.6钎剂在钎焊时,如果没有钎剂配合,容易在钎缝结合处形成脆性化合物。所以在钎焊时必须配合钎剂来进行。硬质合金刀具的高频感应钎焊工艺采用的钎剂化学成分为脱水硼砂(50%)、硼酸(35%)和脱水氟化钾(15%)。

1.6.1钎剂应能很好的溶解或破坏钎焊件和钎料表面的氧化膜;

1.6.2钎剂的熔点和最低于活化温度应稍低于(约10~30℃)钎料的熔化温度;

1.6.3在钎焊温度下应粘度小,流动性好,能很好的润湿钎料金属和减小液态钎料的界面张力;

1.6.4钎剂及其清除氧化物后的生成物,密度小,有利于浮在表面成薄层盖住钎料和钎焊金属,有效的隔绝空气,同时也易于排除,不致在前锋中成为夹渣;

1.6.5钎剂及其残渣对钎焊金属与钎缝的腐蚀性要小,其挥发物的毒性小。

高频感应加热电源、高频钎焊

2.焊接工艺关键技术

2.1 焊前准备

2.1.1 检查硬质合金刀片上是否有油污等异物存在,远离操作现场。用汽油、酒精或丙酮清洗;逐件检查刀片不得有肉眼可见裂纹、崩刃等缺陷。

2.1.2 对刀体除检查刀槽的形状、尺寸与刀片是否相近外,刀槽处的毛刺等必须彻底清理。 2.2焊接

2.2.1 钎料、钎剂的涂放钎料上的钎剂应涂放均匀,焊料应充满焊缝。

2.2.2 刀具与感应器的相对位置刀具与感应器相对位置的不合理,常常会出现局部过热,从而引起刀片、刀口崩裂,所以必须控制刀具与感应器的相对位置。刀具与感应器的各相对位置尺寸为3~5mm。

2.2.3 感应器感应器的形状应根据刀具的形状尽量使感应电流平行于焊接平面流动,感应器中刀具的个数应控制为1~2个。

2.2.4 加热高频钎焊时,钎焊温度及加热速度是影响钎焊焊接质量的主要工艺参数,过高的钎焊温度及过快的加热速度使刀具内部产生很大的内应力,焊后易产生裂纹及崩裂现象。过低的钎焊温度影响到钎焊焊缝的强度,过慢的加热速度引起母材晶粒长大、粗化等不良现象。钎焊时钎焊温度作为其主要工艺参数一般应高出钎金属氧料融化温度30~50℃。例如HL105钎料的液相线为909℃,钎焊温度在939℃~959℃最为合适,这时钎料的流动性、渗透性最好。如加温过高,容易引起钎料中的锌蒸发与锰氧化,引起夹渣与接头强度下降等问题;太低则影响钎料的铺展。

2.2.5 操作 ①将预焊件放入感应器中,应连续按动开关,使其缓慢加热; ②当加热至一定温度使钎料像汗珠一样渗出时,应用紫铜加热棒将硬质合金沿槽窝往返移动3~5次,以排除焊缝中的熔渣。熔渣不排除,则形成夹渣,影响焊接质量。采用紫铜棒进行操作的优点,在于它不粘熔剂、焊料和合金,而且它不易感应,可在各种钎焊加热时使用。 ③排渣完后,用拨杆将刀片放正,注意刀片与刀槽。

2.3 焊后保温焊后保温是硬质合金钎焊的一道重要工序,保温的好坏直接影响到焊缝质量。对裂纹倾向较大的硬质合金刀具(YT类),禁止将刚焊好的刀具与水及潮冷的地面接触,也不得用急风吹冷。一般应在石英砂、石棉粉或硅酸铝纤维箱中进行缓冷,刀具在保温箱中应密集叠放,靠大量工件的热量来保温并缓慢冷却。有条件的可采用保温缓冷和低温回火同时进行的方法,即将焊好的刀具立即送入保温箱,在250℃~300℃保温5~6小时后随炉冷却。

2.4 清除焊缝附近的多余熔剂将焊后已冷却的工件放入沸水中煮30~45分钟,再进行喷砂处理,就可以彻底清除焊缝处多余的熔剂和氧化皮等脏物。在条件允许的情况下,也可以将工件放入酸洗槽中进行酸洗,酸洗后必须经过冷水槽和热水槽相继清洗干净。酸洗 时间不宜过长,一般视具体情况在1~4分钟,过长时间的酸洗可能造成焊缝的腐蚀。

2.5 钎焊后的质量检查无裂纹。对已检查出有缺陷的工件,可重新加热钎焊,但也应尽量减检查焊缝处有无气孔,少重焊次数,以免硬质合金因反复加热而影响质量。对于已发生裂纹检查被焊工件有的工件,应在分析原因后将有裂纹的硬质合金取下,重新钎焊。

3.高频钎焊安全规程

高频感应加热电源在工作过程中高频电磁场泄漏严重,对其周围环境构成严重电磁波污染,主要表现为无线电波干扰和对人员身体健康的危害两个方面,同时污染的强度又和高频电源的功率成正比,所以在进行感应钎焊时,必须对高频电磁场泄漏采取严格的防护措施,以降低对环境和人体的污染,使其达到无害的程度。

高频电磁场对人体的危害主要是引起中枢神经系统的机能障碍和交感神经紧张为主的植物神经失调。主要症状是头昏、头痛、全身无力、疲劳、失眠、健忘、易激动,工作效能低,还有多汗、脱发、消瘦等症状发生。但是造成上述机能的障碍,不属于器质性的改变,只要脱离工作现场一段时间,人体即可恢复正常,采取一定防护措施是完全可以避免高频电磁场对人体的危害。

生产实践经验表明,对高频加热电源最有效的防护是对其泄漏出来的电磁场进行有效地屏蔽。通常是采用整体屏蔽,即将高频设备和馈线、感应线圈等都放置在屏蔽室内,操作人员在屏蔽室外进行操作。

屏蔽室的墙壁一般用铝板、铜板或钢板制成,板厚一般为1.2~1.5mm。操作时对需要观察的部位可装活动门或开窗口,一般用40目(孔径0.450mm)的铜丝屏蔽活动门或窗口。

此外,为了高频加热设备工作安全,要求安装专用地线,接地电阻要小于4Ω。而在设备周围,特别是工人操作位置要辅耐压35kV绝缘橡胶板。

设备启动操作前,仔细检查冷却水系统,只有当水冷系统工作正常时,才允许通电预热振荡管。

设备检修一般不允许带电操作,如实在需要带电检修,操作者必须穿绝缘鞋,带绝缘手套,必须另有专人监护。停电检修时,必须切断总电源开关,并用放电棒将各个电容器组放电后,才允许进行检修工作。