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常用钎焊方法分类、原理及运用 浏览:
文章来源:中国刀具信息网  添加人:阿刀   添加时间:2013-08-12

什么是钎焊

    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方法。钎焊变形小,接头光滑美观,适合于焊接精密、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。间隙一般要求在 0.01~0.1毫米之间。

    种类 根据焊接温度的不同,钎焊可以分为两大类。焊接加热温度低于450℃称为软钎焊,高于450℃称为硬钎焊。

    软钎焊 多用于电子和食品工业中导电、气密和水密器件的焊接。以锡铅合金作为钎料的锡焊最为常用。软钎料一般需要用钎剂,以清除氧化膜,改善钎料的润湿性能。钎剂种类很多,电子工业中多用松香酒精溶液软钎焊。这种钎剂焊后的残渣对工件无腐蚀作用,称为无腐蚀性钎剂。焊接铜、铁等材料时用的钎剂,由氯化锌、氯化铵和凡士林等组成。焊铝时需要用氟化物和氟硼酸盐作为钎剂,还有用盐酸加氯化锌等作为钎剂的。这些钎剂焊后的残渣有腐蚀作用,称为腐蚀性钎剂,焊后必须清洗干净。

    硬钎焊 接头强度高,有的可在高温下工作。硬钎焊的钎料种类繁多,以铝、银、铜、锰和镍为基的钎料应用最广。铝基钎料常用于铝制品钎焊。银基、铜基钎料常用于铜、铁零件的钎焊。锰基和镍基钎料多用来焊接在高温下工作的不锈钢、耐热钢和高温合金等零件。焊接铍、钛、锆等难熔金属、石墨和陶瓷等材料则常用钯基、锆基和钛基等钎料。选用钎料时要考虑母材的特点和对接头性能的要求。硬钎焊钎剂通常由碱金属和重金属的氯化物和氟化物,或硼砂、硼酸、氟硼酸盐等组成,可制成粉状、糊状和液状。在有些钎料中还加入锂、硼和磷,以增强其去除氧化膜和润湿的能力。焊后钎剂残渣用温水、柠檬酸或草酸清洗干净。

    方法 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。下表为典型的钎焊接头形式。

钎焊方法

分类

原理

应用

烙铁钎焊

外热式烙铁

使用外热源(如煤气、气体火焰等)加热

适用于以软钎料不大的焊件,广泛应用于无线电、仪表等工业部门

电烙铁

普通电烙铁

靠自身恒定作用的热源保持烙铁头一定温度

带陶瓷加热器

可调温度

弧焊烙铁

烙铁头部装有碳头,利用电弧热融化钎料

适用于铝、铝合金(含Mg多的除外)、不锈钢、钴、锗、硅等钎焊

超声波烙铁

在电加热烙铁头上再加上超声波震动,靠空化作用破坏金属表面氧化膜

火焰钎焊

氧乙炔焰

用可燃气体与氧气(或压缩空气)混合燃烧的火焰来进行加热的钎焊,火焰钎焊可分为火焰硬钎焊和火焰软钎焊

主要用于钎焊钢和铜

压缩空气雾化汽油火焰或空气液化石油火焰或煤气等

多用于铝合金的硬焊接

炉中钎焊

保护气氛炉中钎焊

还原性气氛

加有钎料的焊件在还原性气氛或惰性气氛的电炉中加热进行钎焊

适用于钎焊碳素钢、合金钢、硬质合金、高温合金等

惰性气氛

真空炉中钎焊

热壁型

使用真空钎焊容器,将装配好钎料的焊件放入容器内,容器放入非真空炉中加热到钎焊 温度,然后容器在空气中冷却

钎焊含有Cr、Ti、Al等元素的合金钢、高温合金、钛合金、铝合金及难熔合金

冷壁型

加热炉与钎焊室合为一体,炉壁作成水冷套,内置热反射屏,防止热向外辐射,提高热效率,炉盖密封。焊件钎焊后随炉冷却

空气炉中钎焊

把装配好的焊件放入一般工业电炉中加热至钎焊温度完成钎焊

多用于钎焊铝、铜、铁及其合金

感应钎焊

高频(150~700KHZ

焊件钎焊处的加热是靠在交变磁场中产生感应电流的电阻热来实现

广泛用于钎焊钢、铜、及铜合金、高温合金等的具有对称形状的焊件

中频(1~10KHZ

工频(很少直接用于钎焊)

浸渍钎焊

盐浴浸渍钎焊

外热式

多为氯盐的混合物做盐浴,焊件加热和保护靠盐浴来实现。外热式由槽外部电阻热来加热;内热式靠电流通过盐浴产生的电阻热来加热自身和进行钎焊。当钎焊铝和铝合金时应使用钎剂作盐浴

适用于以铜基钎料和银基钎料钎焊钢、铜及其合金、合金钢及高温合金。还可钎焊铝及其合金

内热式

熔化钎料中浸渍钎焊(金属浴)

将经过表面清晰,并装配好的钎焊件进行钎剂处理,再放入熔化钎料中,钎料把钎焊处加热到钎焊温度实现钎焊

主要用于以软钎料钎焊铜、铜合金及钢。对于钎缝多而复杂的产品(如蜂窝式换热器、电机电枢等)用此法优越、效率高

电阻钎焊

直接加热式

电极压紧两个零件的钎焊处,电流通过钎焊面形成回路,靠通电中钎焊面产生的电阻热加热到钎焊温度实现钎焊

主要用于钎焊刀具、电机的定子线圈、导线端口以及各种电子元器件的触点等

间接加热式

电流或只通过一个零件,或根本不通过焊件。前者钎料熔化和另一零件加热是依靠通电加热的零件向它导热来实现。后者电流是通过并加热一个较大的石墨板或耐热合金板,焊件放置在此板上,全部依靠导热来实现,对焊件仍需压紧

特种钎焊

红外线钎焊

红外线钎焊炉

用红外线灯泡的辐射热对钎焊件加热钎焊

适用于钎焊元器件及玻璃绝缘子等

小型红外线聚光灯

连接磁线存储器、挠性电缆等

氙弧灯光束钎焊

用特殊的反光镜将氙弧 灯发出的强热光线聚在一起,得到高能量密度的光束作为热源

适用于钎焊半导体、集成电路底板、大规模集成电路、电平表、磁头、晶体振子灯小型器件以及其他微型件高密度的插装端子

激光钎焊

利用原子受激辐射的原理使物质受激而产生波长均一、方向一致以及强度非常高的光束,聚焦到105W/cm2以上的高功率密度的十分微小的焦点,把光能转换为热能实现钎焊

适用于钎焊微电子元器件、无线电、电信器材以及精密仪表等零部件

气相钎焊

利用高沸点的氟系列碳氢化合物饱和蒸气的冷凝汽潜热来实现钎焊

往印刷电路板上钎焊绕接用的线柱,往陶瓷基片上钎焊陶瓷片或芯片基座外部引线等

脉冲加热钎焊

平行间隙钎焊法

利用电阻热原理进行软钎焊的方法,以脉冲的方式在短时间内(几毫秒~1s)供给钎焊所需热量

往印刷电路板上装集成电路块及晶体管等元件

再流钎焊法

通过脉冲电流用间接加热的方法在被焊的材料上涂一层钎料或在材料间放入加工成适当形状的钎料,并在其熔化瞬间同时加压完成钎焊

在印刷电路上装集成电路块、二极管、片状电容等元器件,以及挠性电缆的多点同时钎焊等

热压头式再流钎焊法

采用了热压头方式同时吸收了脉冲加热法的优点来实现钎焊

适用于将大型的大规模集成电路或漆包线等钎焊到各种基板上

波峰式钎焊法

钎焊时,印刷电路板背面的铜箔面在钎料的波峰上移动,实现钎焊

作为印刷电路板批量生产钎焊方法

平面静止式钎焊法

钎焊时,使印刷电路板沿水平方向移动而同时使钎料槽或印刷电路板作垂直运动来完成钎焊