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钎焊基本原理

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        钎焊在当今工业发展当中是一项至关重要的环节,是众多行业当中有决定性的生产节点。作为钎焊技术使用企业,应该对其有一定的认识。我们为我们的客户提供钎焊技术的咨询和培训服务。通过浏览我们的网站,您将会对钎焊技术有一个从浅到深的了解,并且找到适合自己的方法。同时如果您还有什么疑问,请及时联系我们。

固光公司在努力推广我们先进的工业应用经验的同时,也致力于技术钎焊科技的研究,并尽最大的努力把我们实验室做出的成果工业化,推向市场,为客户提供更优质的产品和服务。我们与很多科研机构联合,自我提高的同时也为科研领域提供更多的应用验证经验。

 

钎焊基本原理:

概念

        简单来说钎焊就是用第三方金属材料(钎料)的融化来连接另外的金属材料(母材)。融化的钎料可以与被焊接的金属材料在接触面上形成合金,巩固的连接在一起。钎焊最大的特点就是需要焊接的材料没有形状变化,链接处密封无孔。钎焊技术最关键的要点就是第三方金属(焊料)的熔点一定要比母材低,同时第三方金属融化之后一定要能够在焊接缝隙中顺畅流动并且完全填满。这一点看似简单,但是实现起来则是困难重重。其中两大困难尤其重要。

 

        困难一,金属材料的表面都会形成氧化膜,尤其是在高温有氧的环境下会形成很厚的氧化层,这一层氧化层的熔点达到几千度,远远高于金属的熔点。它包裹住已经融化的金属,使得金属根本不能流动。而且母材表面的氧化膜往往也难以取除,导致合金无法形成,焊接不成功。

 

常见钎焊金属

纯金属的熔点℃

对应的常见金属氧化物

氧化物的熔点℃

铝(Al)

铜(Cu)

锌(Zn)

锡(Sn)

镁(Mg)

锰(Mn)

660

1083

420

232

649

1244

氧化铝,三氧化二铝(Al2O3)

氧化铜(CuO)

氧化锌(ZnO)

氧化锡(SnO2)

氧化镁(MgO)

氧化锰(MnO)

2303

1326

1975

1127

2852

1650

        困难二,金属材料即便已经脱离了氧化膜的包裹,也不会在母材上流动,即便母材上的氧化膜不存在了情况也不会好转。融化了的金属材料存在于母材金属表面却并不顺着表面铺展,而是形成球状稳定在一个点。这主要是因为集中金属之间往往并没有互相的润湿性,或者即便有一定的互相润湿性也不足够填充焊缝,在一体表面张力的作用下形成球状。

        想要解决上面两大难题,我们必须引进另外一种材料,那就是钎剂。钎剂又称钎焊助剂,含有多种化学成分,并针对不同的情况有各种各样的形制和成分以及不同的作用原理。它的主要功能就是去除金属表面的氧化膜,打破金属液体的表面张力,增加润湿性等。它的存在使得钎焊成为可能。它是钎焊过程中不可缺少的一种材料,也是钎焊领域技术含量最高的一种材料。合理的选择钎焊助剂不仅仅能够使焊接过程变得简单快捷提高效率,还可以在保证焊缝质量的前提下,降低焊料的用量,节约成本。

        因此钎焊往往有以下几个部分组成:焊前处理,加热,钎剂涂覆,加入钎料,冷却,焊后处理。其中每一步都非常关键,任何一步处理不好都有可能造成焊接结果的不理想甚至导致焊接失败。

        固光公司的发展正是从钎焊助剂的生产开始的,通过努力在上世纪九十年代末期开始向市场推出了众多优良的钎焊助剂,成为行业内知名的品牌。进入二十一世纪,固光公司开始在生产钎焊助剂的经验基础上,研究开发新型的钎料,改进钎料的配方,并且提高钎料和钎剂的配合度,推出了多款经典搭配。

 

钎焊材料的选择

        固光公司多年来遇到的客户在选择钎焊材料的时候往往都是依照行业经验和同行的使用推荐在找寻自己想用的钎焊材料。这当然是一种对简便的方法,然而这里我们提供一个从零开始找材料的指引,让大家明白选择的原理是什么,摆脱思维定式,或许会有意想不到的效果。我们也建议正在使用某种钎焊材料的商家,重新审视一下自己的选择。

        钎焊材料的选择决定了钎焊的结果。首先是温度,材料的融化温度关系一定要是:母材大于钎料,钎料大于钎剂。这一点比较简单,只要知道需要焊接的母材就可以很顺利的定位。

        确定了材料选择范围之后,钎焊材料的选择就变的困难得多,要考虑的因素也多了很多,成本,质量,外观,生产效率,法律法规等。我们建议在选择的时候首先考虑产品的质量要求,产品销售之后在什么样的环境下使用。这会很大程度上影响钎焊材料的额选择。例如,如果产品使用时有长期的震动载荷,就应该选择有良好韧性的钎焊材料。如果产品使用时有电流加载,则需要选择导电性好的材料。如果产品使用时在有腐蚀性的环境下,那么就应该选择仿腐蚀的材料,并且材料金属与母材不会形成电化学腐蚀。再如产品的材料所销往的市场有没有响应的法律法规限制?这对选择也有决定性的影响,例如材料的毒性,材料金属的合法性,战略性等等。

               

        之后商家应该从考虑生产的效率角度出发选择钎焊材料。在钎料的选择上,使用什么形制的钎料成为一个重要问题。焊接管路的厂家,可以选择预制成环状,焊接接口平整地厂家可以选择预制成片状,焊口多而细小的厂家可以选择预先把钎料涂覆在焊口,焊口复杂的厂家可以选在粉状的钎料等。在钎剂的选择上,厂家就有更多的选择方式。可以选择粉状的,可以选择膏状的,可以选择焊后必须清洗的,可以选择焊后不必清洗的,可以选择吧钎剂直接包在钎料里的药芯钎料或者把钎剂涂在表面的药皮钎料,也可以选择把钎剂均匀混合的钎料粉等等。这些选择直接影响着钎焊的效率。

        最后,理所当然我们也要从成本控制的角度出发选择钎焊材料。固光公司一直在努力纠正中国企业的一种误区,就是在成本控制上的急功近利。钎焊材料不同于其他材料,使用在单个产品当中的量是非常微小的。我们知道,每一次钎焊所使用的钎料和钎剂剂量都很小,在大部分产品中,钎焊材料成本在总成本价值中几乎可以忽略。虽然集中采购一批材料的价格也是很客观的,然而分摊到单个工件的成本是微乎其微的,即便钎焊材料的价格翻一番,在成本比例上也没有明显的变化。然而钎焊材料在产品生产过程中对质量的影响却是举足轻重的。选择合适的,高质量的材料和钎焊服务,以及正确的工艺可以给产品的质量带来绝对的保障。因此我们建议,在焊接材料的选择上,厂家不要仅仅看价格,质量上到底有没有优势,质量的稳定性有没有保障才是最重要的选择条件。

钎焊加热方式

        钎焊的加热方式有很多,我们最常见的有火焰加热的气焊,高频焊机加热的高频焊(感应焊),钎焊炉加热的炉中焊,另外还有摩擦焊,盐浴焊等方式。选择一种适合的钎焊加热方式也是一项重要的议题。客户可以通过加工工件形状,成本投资,工作效率,操作环境等因素来做出抉择。

火焰加热的气焊

        气焊,是由可燃气通过管道,经过焊枪与空气或者氧气混合,并在焊枪嘴处剧烈燃烧喷出高温火焰用以加热的方式,是最常见的一种加热方式。它的优势是启动资金小,设备简单。而最明显的缺点就是对焊工技术的依赖程度高,效率相比之下较低,实现自动化较难。

 

高频焊机加热的高频焊

        将工件至于高频焊机的加热圈中间,通电和冷却水,利用电磁感应原理进行加热的方式叫做高频焊。这种方式的加热速度非常快,尤其适用于焊接体积小规格统一的焊件。高频焊的优点鲜明,加热速度快,对焊工的要求低,工序稳定,效率高。他的缺点也比较突出,他不能够焊接焊口比较多而密集的焊件,而且由于工件必须放在加热圈的中间,对工件的尺寸和形状也有比较严格的要求。

 

钎焊炉加热的炉中焊

        利用钎焊炉给已经涂覆好钎料和钎剂的工件进行加热钎焊的方式称为炉中焊。炉中焊的钎焊炉价格昂贵,从十几万到上百万不等。然而这种方式的钎焊优势十分突出。利用钎焊炉的控温系统可以极为稳定的控制温度,使得产品质量极为稳定,次品率大大降低,同时还可以适当缩小钎料和母材之间的熔点温度差。