2015.12.26   摘自西南交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院

一、釬焊的原理及優(yōu)缺點(diǎn)

1．釬焊的原理

         釬焊是采用比母材熔點(diǎn)低的金屬材料作釬料，將焊件（母材）與釬料加熱到高于釬料熔點(diǎn)，但低于母材熔點(diǎn)的溫度，利用液態(tài)釬料潤濕母材，填充接頭間隙，并與母材相互擴(kuò)散而實(shí)現(xiàn)連接焊件的方法。如圖1所示。

a)放置釬料，并對(duì)釬料和母材加熱。b)釬料熔化，并開始流入接頭間隙。c)釬料填滿間隙，凝固后形成釬焊接頭。

圖1釬焊過程示意圖

2．釬焊的優(yōu)缺點(diǎn)

        與熔焊相比，釬焊有如下特點(diǎn)：

        (1)釬焊時(shí)，釬料熔化，焊件不熔化。焊接溫度隨所選用釬料不同從室溫到接近母材熔化的大范圍內(nèi)變化。為了防止母材組織和性能變化，便可以選擇熔點(diǎn)低的釬料進(jìn)行釬焊，熔焊則沒有這種選擇余地。

        (2)釬焊時(shí)，焊件常整體加熱或釬縫周圍大面積均勻加熱，因此焊件的相對(duì)變形量以及釬焊接頭的殘余應(yīng)力都比熔焊小得多，易于保證焊件的精密尺寸。

        (3)釬縫主要是靠液態(tài)釬料自動(dòng)填滿縫隙后凝固而成，只要釬料、釬劑和釬焊方法選擇得當(dāng)，就可以多條釬縫或大批量的焊件同時(shí)或連續(xù)進(jìn)行釬焊，生產(chǎn)率很高。釬焊過程很少受焊件結(jié)構(gòu)的開敞性和可達(dá)性的影響。

        (4)由于釬焊反應(yīng)只在母材數(shù)微米至數(shù)十微米以下界面進(jìn)行，一般不牽涉到母材深層的結(jié)構(gòu)，因此特別有利于異種金屬之間，甚至金屬與非金屬之間、非金屬與非金屬之間的連接，這是熔焊方法做不到的。

        (5)釬縫的強(qiáng)度和耐熱性都比母材金屬低。為了彌補(bǔ)強(qiáng)度不足，常采用增大搭接面積來解決問題。因而釬焊接頭較多地采用搭接接頭使結(jié)構(gòu)的重量增大，耗材較多。

二、釬焊工藝

1． 釬焊接頭設(shè)計(jì)

(1)釬焊接頭形式

         釬焊接頭形式較多，但常使用的有搭接、對(duì)接、斜接及T形接等四種基本形式。搭接的接頭強(qiáng)度最高，其次是斜接，最差的是對(duì)接，所以承受載荷的零件，一般用搭接。對(duì)接只有在承受很小的厚壁構(gòu)件中才采用。薄壁零件釬焊時(shí)，可采用鎖邊接頭以提高接頭強(qiáng)度及密封性。各種釬焊接頭如圖2所示。

圖2    各種釬焊接頭

 （2）搭接長度

          搭接接頭是釬焊常用接頭，為了保證釬焊搭接接頭與母材具有相等的承載能力，理論上可按下式 計(jì)算搭接長度L。搭接長度的計(jì)算公式為 。釬焊接頭搭接長度如圖3所示。

圖3 釬焊接頭搭接長度 

         在生產(chǎn)實(shí)踐中，搭接長度通常為釬焊金屬厚度3倍以上，但卻較少超過15mm。因?yàn)榇罱娱L度超過 15mm以上時(shí)，在釬焊操作時(shí)很難獲得完美的釬縫。
 (3)接頭的裝配間隙

         釬焊是靠毛細(xì)作用使液態(tài)釬料填滿間隙的，因此必須正確選擇接頭的間隙。間隙的大小很大程度上影響釬縫的致密性和接頭強(qiáng)度。間隙太小，妨礙釬料流入，造成釬縫內(nèi)夾渣或未釬透；間隙過大，破壞釬縫的毛細(xì)作用，釬料不能填滿間隙。

1．釬焊前焊件的表面處理和裝配

(1)焊件的表面處理

         焊件釬焊前焊件的表面處理包括去油、除氧化膜及焊件表面鍍覆鍍層。焊件表面鍍覆鍍層是為改善釬料對(duì)某些基體材料表面的潤濕性，為防止在釬焊過程中被嚴(yán)重氧化及釬料形成脆性化合物。

(2)釬焊接頭的固定

         設(shè)計(jì)釬焊接頭時(shí)必須考慮使焊前零件的裝配與定位簡便而又準(zhǔn)確。對(duì)于尺寸較大結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件，一般采用專用夾具來定位與夾緊。這時(shí)接頭設(shè)計(jì)不受限制，而對(duì)夾具則有較高的要求，如耐高溫，抗氧化，具有足夠的強(qiáng)度和剛性等。

(3)釬科的預(yù)置和定位

         在接頭設(shè)計(jì)時(shí)就必須確定用什么形狀的釬料，以什么方式和方法向接頭間隙進(jìn)給釬料。通常氣體火焰釬焊和烙鐵釬焊釬料是在釬焊時(shí)進(jìn)給的，其他釬焊方法一般都是預(yù)先把釬料安置在接頭上。

3.對(duì)釬料的要求及釬料的分類

(1)對(duì)釬料的要求

         釬焊時(shí)用的填充金屬稱釬料。由于焊件是依靠熔化的釬料凝固后而被

連接起來的。因此釬焊接頭的質(zhì)量與性能在很大程度上取決于釬料為了滿足工藝要求和獲得高質(zhì)釬焊接頭，釬料必須滿足下列基本要求：

1)應(yīng)具有合適的熔點(diǎn)。釬料的熔點(diǎn)至少應(yīng)比母材的熔點(diǎn)低40~50℃。若兩者熔點(diǎn)太接近，則釬焊過程不易控制，甚至可能引起母材過熱或局部熔化。

2)應(yīng)具有良好的潤濕性，能充分填滿接頭間隙。
3)與母材的物理化學(xué)作用應(yīng)保證它們之間形成牢固的結(jié)合。

4)成分穩(wěn)定，盡量減少釬焊溫度下元素的損耗；少用或不用稀貴金屬 。

5)滿足釬焊接頭物理、化學(xué)和力學(xué)性能的要求。

(2)釬料的分類

         釬料按其熔化溫度范圍分為軟釬料和硬釬料。前者熔點(diǎn)在450℃以下，后者熔點(diǎn)在450℃以上。又根據(jù)組成釬料的主要元素把這兩類又細(xì)分為各種基的釬料。 軟釬料有：鉍基、銦基、錫基、鉛基、鎘基、鋅基等釬料。 硬釬料有：鋁基、銀基、銅基、錳基、鎳基、金基、鈦基等料。

4.釬劑

         釬焊時(shí)使用的熔劑稱釬劑（釬焊焊劑）。它是保證釬焊過程順利進(jìn)行和獲得致密接頭不可缺少的焊 接材料之一。

(1)釬劑的作用：

         釬劑在釬焊過程中的作用。
         1)清除釬科和母材表面的氧化物。
         2)保護(hù)焊件和液態(tài)釬料在釬焊過程中免受氧化。
         3)改善液態(tài)釬料對(duì)焊件的潤濕性。

（2）對(duì)釬劑的要求

         1)釬劑應(yīng)能很好地溶解或破壞釬焊件和釬料表面的氧化膜。

         2)釬劑的熔點(diǎn)和最低活化溫度應(yīng)稍低于（約低10 - 30℃）釬料的熔化溫度。

         3)在釬焊溫度下應(yīng)粘度小，流動(dòng)性好，能很好地潤濕釬焊金屬和減小液態(tài)釬料的界面張力。

         4)釬劑及其清除氧化物后的生成物，密度小，有利于浮在表面呈薄層覆蓋住釬料和釬焊金屬，有效地隔 絕空氣，同時(shí)也易于排除，不致在釬縫中成為夾渣。

         5)釬劑及其殘?jiān)鼘?duì)釬焊金屬和釬縫的腐蝕性要小，其揮發(fā)物的毒性小。

（3）釬劑的分類

         釬劑的分類方法很多，通常分為：軟釬劑、硬釬劑、鋁合金釬劑及氣體釬劑等。 不同的方法，要使用不同的釬劑。

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