气体助焊剂
时间: 2012-05-16 09:25:06

气体助焊剂

1 概述

气体焊剂焊接工艺是一种现代化、高速、经济可靠的方法,在欧美、日本早已广泛应用。该方法是将焊剂加入火焰,用于青铜焊和银焊等。该工艺使用一种高挥发性的液体助焊剂。

气体焊剂装置是设计用于将适量的焊剂与燃气混合。该装置安装在燃气管路上,使燃气通过液体助焊剂。在时间操作中,气体焊剂装置非常安全可靠,易于调节,可获得最佳的焊接效率。

气体助焊剂是一种专用于气体焊剂装置的液态混合物。气体助焊剂是无色透明的液体,无腐蚀性,不含氟化物,使焊接火焰呈明亮的绿色。

气体焊剂焊接工艺较以往的火焰钎焊工艺有了显著的提高。仅需将器械与燃气设备简单连接即可使“焊剂加入火焰”,消除了焊膏、焊粉或药皮使用过程中因焊剂供应不足或焊剂过量而产生的质量不稳定。因此气体焊剂焊接工艺得到了广泛的应用。

2 气体助焊剂的工作原理及优点

气体助焊剂主要是由硼酸酯及甲醇等溶剂组成。其中,硼酸酯是其有效成分。焊接时,硼酸酯和燃气(乙炔、丙烷等)混合、燃烧,发生如下反应:

B(OCH3)3+C2H2 → B2O3+CO2+H2O

生成的硼酐B2O3和钎焊部位的金属氧化物(CuO、Fe2O3等)继续发生如下的反应,生成易溶的硼酸盐。

B2O3+MeO → B2O3·MeO

其中,MeO表示金属氧化物。

从该反应可以看出:采用气体助焊剂并没有产生难溶的玻璃体复合偏硼酸盐,而这一点恰好是含硼砂助焊剂的缺陷。

根据以上反应原理,可以看出,在焊接时助焊剂的作用主要为:

(1)使焊接母材上的氧化物变得疏松,使氧化物润湿、溶解或结合进而漂浮和剥离焊接母材的表面。

(2)防止焊料加热熔化时产生氧化膜,使焊料与空气隔开;在焊接母材的金属表面漫流并粘住已暴露的金属表面,使其不再被氧化。

(3)降低焊料的表面张力,增大焊料的流动性,促进焊料在焊接母材金属表面的润湿作用,从而达到更好的焊接效果。

综上,可以看出使用气体助焊剂的优点主要有:

(1)获得最佳强度

在适量的焊剂和正确加热的情况下,铜银合金会平稳流动,均匀致密的填充焊口,从而获得最佳的焊接效果。

(2)无气孔

加热均匀消除了易产生针孔的局部过热现象。

(3)最少的清理工作

均匀适量的焊剂防止产生用传统焊剂造成的玻璃状焊渣。抛光、清渣、锉屑或酸洗等清理工作大大减少,清理费用大大降低。

(4)美观

气体助焊剂使加热区金属保持清洁。清洁的焊口没有烧灼和火焰污斑,外表光亮。

(5)低烟雾

气体助焊剂不含有毒的氟化物,调节焊剂的供给可以防止产生过量助焊和过多的烟雾。

(6)高生产率

能够使操作者在较短的时间内生产出优质美观的产品,气体助焊剂提供了更高的单位生产率,最佳的质量控制,并提高了操作者的满意程度。

(7)降低材料和生产成本

气体助焊剂省掉了昂贵的药皮焊条、焊条浸蘸药粉和大部分涂浆应用成本。防止了过多的焊剂造成的浪费。

更快的生产、更好的质量,较少的废品,加之较低的清理费用和材料费用,降低了焊接的总成本,提高了生产利润。

3 气体助焊剂的组成成分

气体助焊剂主要由硼酸酯(一般为硼酸甲酯)和甲醇、乙醇及丙酮等溶剂按一定比例调配而成。其中,硼酸酯是发挥助焊作用的有效成分。

4 气体助焊剂的基本指标

(1)水分

水分是表示助焊剂稳定性的指标。由于硼酸甲酯极易水解,水解产物容易沉积并堵塞管道,从而造成焊接产品质量问题。故助焊剂中一般不能检测出含有水分。

(2)硼(硼酸甲酯)含量

硼含量是反应助焊剂使用性能的主要指标。焊接时,硼酸甲酯以蒸气的形式加入火焰中,保证钎焊的正常进行。气体助焊剂中硼含量的不足,将会导致火焰中硼含量的不足,结果会使母材氧化、变黑,导致焊接质量的降低。

5 气体助焊剂的应用

气体助焊剂常常用于火焰钎焊中。

钎焊指的是将焊件和钎料加热到高于钎料熔点,低于母材熔点的温度,利用液态钎料润湿母材,填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的一种方法。根据热源的不同,钎焊可分为火焰钎焊、感应钎焊、炉中钎焊和真空钎焊等。其中以火焰钎焊的应用较为广泛。

在火焰钎焊时,气体助焊剂随火焰由焊枪喷出,助焊剂以蒸气形式加入焊接火焰中,并形成鲜绿色的工作火焰。由于助焊剂跟随火焰添加,故只有火焰加热部分有助焊剂存在,才能够形成焊缝。没有火焰的区域,无助焊剂,不能进行钎焊。这样的工艺方法能够得到较传统工艺更为理想的焊缝。同时减少了焊后清洁工作,确保高质量焊缝的形成。

气体助焊剂适用的焊接温度在760~1205℃之间。

5.1 气体助焊剂适用的焊接金属

(1)气体助焊剂适用的焊料

各种银焊料;

铜锌焊料;

铜磷焊料。

(2)气体助焊剂适用的焊接母材

紫铜

黄铜

铸铁

铜件

铬镍铁合金

低碳钢

特种合金钢

蒙乃尔高强度抗蚀合金

不锈钢

银合金

5.2 几种重要的钎焊应用

(1)青铜焊

气体焊剂是用于低烟雾青铜合金焊接的一种主要焊剂。镍或锰型低烟雾青烟或镍银合金的效果也很好。由于省掉了药皮焊条和醮光焊条的粉末焊剂,大量节省了填充金属的用量和焊后的清理工作。

焊接时,焊炬应当向焊件方向倾斜45度角,并且不断移动以防止过热。基体金属和合金应当同时达到适当的温度,在整个焊接过程中,青铜合金应当保持在或接近钎焊温度。适当的温度控制可防止锌从合金中蒸发,并且保证合金均匀流动,避免气孔和不均匀的金属积存。

基体金属由于预热不充分而温度过低可使填充青铜合金呈球状。同样,焊接区冷却后粘附着锈色或黑色积存物则表明基体金属过热。

当供热不正确时,焊接区附近会粘附一层白色的氯化锌薄膜,不要与过助熔作用混肴。工件刚刚冷却后如在焊接区出现白色粉状积存物,则表明出现过助熔作用。这些残留物能够容易地用热水洗掉或在喷漆或电镀前用钢丝刷子刷掉,或调节焊剂调节阀清除。

(2)铸铁钎焊

很少在铸铁件上进行焊接。铸铁钎焊通常用于维护和修理,每项工作均是一个新工作,有其自身特殊的问题。除了青铜焊的正常工序外,在铸铁钎焊使用气体焊剂时,应遵循下列建议:

a、预热循环过程中不要在焊接火焰中使用气体焊剂。完全打开焊剂调节阀使燃气通过。在此期间,连续的助熔作用会在焊接区形成一层坚硬的玻璃状积存物,阻碍合金的流动。通常,任何需要焊接的部件均需预热5分钟以上,不应在火焰中使用气体助焊剂。这也适用于厚重的铜板。

b、预热达到了正确的焊接温度后,将气体焊剂加入到火焰中。正确调节火焰中气体焊剂含量能使焊件不产生气孔和焊剂夹杂物,可直接用于机械加工(如有必要)。

c、如果铸铁质量很差,则可能需要在工件上撒少量的粉末焊剂,产生镀锡作用,然后均匀的助熔作用就可以很容易地进行青铜合金焊接。此外,应用高镍含量焊接合金(镍银)也能改善最初的镀锡作用。可以使用标准低烟雾青铜焊条进行附加焊接。

(3)银钎焊

气体焊剂火焰与银焊工艺过程共同使用时,会在焊接区形成一个保护带。这种保护作用减少了表面氧化,防止形成有害氧化物。气体焊剂能与所有铜基银焊接合金一起良好地作业,这些合金包括铜磷银合金(0~15%)和更高含量银合金(35、40、45、50%)。气体焊剂附加的浸润作用保证了接头的高质量,减少了泄漏,特别是空调和冰箱部件的泄漏。

为了保证银合金适当的毛细作用,必须在焊接接头的内部表面涂上一层标准的银焊接膏状焊剂(含氟化物),使其不暴露在气体的火焰中。火焰未到达的地方气体焊剂无法提供助熔作用。使用气体焊剂的主要目的是保证银合金的良好润湿作用,并保持接头清洁。

在管套管式的接头中,应当在接头插入端涂一薄层“汤汁状”的膏状焊剂,当插入端插入时,接头处的焊剂不应当压入管内。在焊接接头处需要有良好的毛细作用,过多的膏状焊剂是产生“焊剂夹杂”的主要原因。

焊炬焊接应使用中性火焰。为了保证良好的热分布和有效的毛细作用,整个接头应当达到均匀适当的焊接温度。将银焊接合金用于经气体焊剂火焰适当加热的两个焊接部件可以保证获得强度高、清洁的焊接接头,应避免长时间的加热循环。

与青铜焊接接头相比,大多数银焊接头所需的气体焊剂较少。调节焊剂调节阀能使已焊完的部分没有针孔或气孔,而且在热量影响区没有或极少有火焰污斑。如果使用正确,可以节约50%的膏状焊剂,在手动进给时节约30%的银合金。

5.3 气体助焊剂适用的行业

气体助焊剂适用的行业领域广泛。主要有:

空调设备、冰箱、汽车、自行车、商业过滤器、压缩机-气密元件、金属软管、医院设备、金属家具、金银首饰、金属办公用具、医疗和牙科器械、焊接铜制品-阀门、钢窗、纯银制品等。

6 气体助焊剂的常见问题及解决方法

问  题

可能的原因

处理方法

眼睛对火焰不习惯

火焰比原先强烈

配戴护目镜。约有一个星期的适应期

焊料的熔化速度较低

添加助焊剂后,如压力不调整,焊接温度略低

一般不甚明显,如较为明显,可略提高燃气压力

微漏率提高

(1)焊料杂质较多

(2)操作不当

(1)调整焊料

(2)改善操作方法

管道堵塞

助焊剂挥发所致

注意阀门的关闭;

定期清洗

接头处有白色粉末

接头松动

上紧接头

尽管火焰呈绿色,仍然没有足够的助熔作用

旁路控制阀可能完全开启,使助焊剂携带量降低

调整旁路控制阀,提高火焰中助焊剂的含量

火焰温度变化不定

燃气纯度不足,水分较多

添加燃气干燥器或更改燃气