氣體助焊劑
時間: 2013-05-14 02:33:25

氣體助焊劑

1 概述

氣體焊劑焊接工藝是一種現代化、高速、經濟可靠的方法,在歐美、日本早已廣泛應用。該方法是將焊劑加入火焰,用於青銅焊和銀焊等。該工藝使用一種高揮發性的液體助焊劑。

氣體焊劑裝置是設計用於將適量的焊劑與燃氣混合。該裝置安裝在燃氣管路上,使燃氣通過液體助焊劑。在時間操作中,氣體焊劑裝置非常安全可靠,易於調節,可獲得最佳的焊接效率。

氣體助焊劑是一種專用於氣體焊劑裝置的液態混合物。氣體助焊劑是無色透明的液體,無腐蝕性,不含氟化物,使焊接火焰呈明亮的綠色。

氣體焊劑焊接工藝較以往的火焰釺焊工藝有了顯著的提高。僅需將器械與燃氣設備簡單連接即可使“焊劑加入火焰”,消除了焊膏、焊粉或藥皮使用過程中因焊劑供應不足或焊劑過量而產生的品質不穩定。因此氣體焊劑焊接工藝得到了廣泛的應用。

2 氣體助焊劑的工作原理及優點

氣體助焊劑主要是由硼酸酯及甲醇等溶劑組成。其中,硼酸酯是其有效成分。焊接時,硼酸酯和燃氣(乙炔、丙烷等)混合、燃燒,發生如下反應:

B(OCH3)3+C2H2 → B2O3+CO2+H2O

生成的硼酐B2O3和釺焊部位的金屬氧化物(CuO、Fe2O3等)繼續發生如下的反應,生成易溶的硼酸鹽。

B2O3+MeO → B2O3·MeO

其中,MeO表示金屬氧化物。

從該反應可以看出:採用氣體助焊劑並沒有產生難溶的玻璃體複合偏硼酸鹽,而這一點恰好是含硼砂助焊劑的缺陷。

根據以上反應原理,可以看出,在焊接時助焊劑的作用主要為:

(1)使焊接母材上的氧化物變得疏鬆,使氧化物潤濕、溶解或結合進而漂浮和剝離焊接母材的表面。

(2)防止焊料加熱熔化時產生氧化膜,使焊料與空氣隔開;在焊接母材的金屬表面漫流並粘住已暴露的金屬表面,使其不再被氧化。

(3)降低焊料的表面張力,增大焊料的流動性,促進焊料在焊接母材金屬表面的潤濕作用,從而達到更好的焊接效果。

綜上,可以看出使用氣體助焊劑的優點主要有:

(1)獲得最佳強度

在適量的焊劑和正確加熱的情況下,銅銀合金會平穩流動,均勻緻密的填充焊口,從而獲得最佳的焊接效果。

(2)無氣孔

加熱均勻消除了易產生針孔的局部過熱現象。

(3)最少的清理工作

均勻適量的焊劑防止產生用傳統焊劑造成的玻璃狀焊渣。拋光、清渣、銼屑或酸洗等清理工作大大減少,清理費用大大降低。

(4)美觀

氣體助焊劑使加熱區金屬保持清潔。清潔的焊口沒有燒灼和火焰汙斑,外表光亮。

(5)低煙霧

氣體助焊劑不含有毒的氟化物,調節焊劑的供給可以防止產生過量助焊和過多的煙霧。

(6)高生產率

能夠使操作者在較短的時間內生產出優質美觀的產品,氣體助焊劑提供了更高的單位生產率,最佳的品質控制,並提高了操作者的滿意程度。

(7)降低材料和生產成本

氣體助焊劑省掉了昂貴的藥皮焊條、焊條浸蘸藥粉和大部分塗漿應用成本。防止了過多的焊劑造成的浪費。

更快的生產、更好的品質,較少的廢品,加之較低的清理費用和材料費用,降低了焊接的總成本,提高了生產利潤。

3 氣體助焊劑的組成成分

氣體助焊劑主要由硼酸酯(一般為硼酸甲酯)和甲醇、乙醇及丙酮等溶劑按一定比例調配而成。其中,硼酸酯是發揮助焊作用的有效成分。

4 氣體助焊劑的基本指標

(1)水分

水分是表示助焊劑穩定性的指標。由於硼酸甲酯極易水解,水解產物容易沉積並堵塞管道,從而造成焊接產品品質問題。故助焊劑中一般不能檢測出含有水分。

(2)硼(硼酸甲酯)含量

硼含量是反應助焊劑使用性能的主要指標。焊接時,硼酸甲酯以蒸氣的形式加入火焰中,保證釺焊的正常進行。氣體助焊劑中硼含量的不足,將會導致火焰中硼含量的不足,結果會使母材氧化、變黑,導致焊接品質的降低。

5 氣體助焊劑的應用

氣體助焊劑常常用於火焰釺焊中。

釺焊指的是將焊件和釺料加熱到高於釺料熔點,低於母材熔點的溫度,利用液態釺料潤濕母材,填充接頭間隙並與母材相互擴散實現連接焊件的一種方法。根據熱源的不同,釺焊可分為火焰釺焊、感應釺焊、爐中釺焊和真空釺焊等。其中以火焰釺焊的應用較為廣泛。

在火焰釺焊時,氣體助焊劑隨火焰由焊槍噴出,助焊劑以蒸氣形式加入焊接火焰中,並形成鮮綠色的工作火焰。由於助焊劑跟隨火焰添加,故只有火焰加熱部分有助焊劑存在,才能夠形成焊縫。沒有火焰的區域,無助焊劑,不能進行釺焊。這樣的工藝方法能夠得到較傳統工藝更為理想的焊縫。同時減少了焊後清潔工作,確保高品質焊縫的形成。

氣體助焊劑適用的焊接溫度在760~1205℃之間。

5.1 氣體助焊劑適用的焊接金屬

(1)氣體助焊劑適用的焊料

各種銀焊料;

銅鋅焊料;

銅磷焊料。

(2)氣體助焊劑適用的焊接母材

紫銅

黃銅

鑄鐵

銅件

鉻鎳鐵合金

低碳鋼

特種合金鋼

蒙乃爾高強度抗蝕合金

不銹鋼

銀合金

5.2 幾種重要的釺焊應用

(1)青銅焊

氣體焊劑是用於低煙霧青銅合金焊接的一種主要焊劑。鎳或錳型低煙霧青煙或鎳銀合金的效果也很好。由於省掉了藥皮焊條和醮光焊條的粉末焊劑,大量節省了填充金屬的用量和焊後的清理工作。

焊接時,焊炬應當向焊件方向傾斜45度角,並且不斷移動以防止過熱。基體金屬和合金應當同時達到適當的溫度,在整個焊接過程中,青銅合金應當保持在或接近釺焊溫度。適當的溫度控制可防止鋅從合金中蒸發,並且保證合金均勻流動,避免氣孔和不均勻的金屬積存。

基體金屬由於預熱不充分而溫度過低可使填充青銅合金呈球狀。同樣,焊接區冷卻後粘附著鏽色或黑色積存物則表明基體金屬過熱。

當供熱不正確時,焊接區附近會粘附一層白色的氯化鋅薄膜,不要與過助熔作用混肴。工件剛剛冷卻後如在焊接區出現白色粉狀積存物,則表明出現過助熔作用。這些殘留物能夠容易地用熱水洗掉或在噴漆或電鍍前用鋼絲刷子刷掉,或調節焊劑調節閥清除。

(2)鑄鐵釺焊

很少在鑄鐵件上進行焊接。鑄鐵釺焊通常用於維護和修理,每項工作均是一個新工作,有其自身特殊的問題。除了青銅焊的正常工序外,在鑄鐵釺焊使用氣體焊劑時,應遵循下列建議:

a、預熱迴圈過程中不要在焊接火焰中使用氣體焊劑。完全打開焊劑調節閥使燃氣通過。在此期間,連續的助熔作用會在焊接區形成一層堅硬的玻璃狀積存物,阻礙合金的流動。通常,任何需要焊接的部件均需預熱5分鐘以上,不應在火焰中使用氣體助焊劑。這也適用于厚重的銅板。

b、預熱達到了正確的焊接溫度後,將氣體焊劑加入到火焰中。正確調節火焰中氣體焊劑含量能使焊件不產生氣孔和焊劑夾雜物,可直接用於機械加工(如有必要)。

c、如果鑄鐵品質很差,則可能需要在工件上撒少量的粉末焊劑,產生鍍錫作用,然後均勻的助熔作用就可以很容易地進行青銅合金焊接。此外,應用高鎳含量焊接合金(鎳銀)也能改善最初的鍍錫作用。可以使用標準低煙霧青銅焊條進行附加焊接。

(3)銀釺焊

氣體焊劑火焰與銀焊工藝過程共同使用時,會在焊接區形成一個保護帶。這種保護作用減少了表面氧化,防止形成有害氧化物。氣體焊劑能與所有銅基銀焊接合金一起良好地作業,這些合金包括銅磷銀合金(0~15%)和更高含量銀合金(35、40、45、50%)。氣體焊劑附加的浸潤作用保證了接頭的高品質,減少了洩漏,特別是空調和冰箱部件的洩漏。

為了保證銀合金適當的毛細作用,必須在焊接接頭的內部表面塗上一層標準的銀焊接膏狀焊劑(含氟化物),使其不暴露在氣體的火焰中。火焰未到達的地方氣體焊劑無法提供助熔作用。使用氣體焊劑的主要目的是保證銀合金的良好潤濕作用,並保持接頭清潔。

在管套管式的接頭中,應當在接頭插入端塗一薄層“湯汁狀”的膏狀焊劑,當插入端插入時,接頭處的焊劑不應當壓入管內。在焊接接頭處需要有良好的毛細作用,過多的膏狀焊劑是產生“焊劑夾雜”的主要原因。

焊炬焊接應使用中性火焰。為了保證良好的熱分佈和有效的毛細作用,整個接頭應當達到均勻適當的焊接溫度。將銀焊接合金用於經氣體焊劑火焰適當加熱的兩個焊接部件可以保證獲得強度高、清潔的焊接接頭,應避免長時間的加熱迴圈。

與青銅焊接接頭相比,大多數銀焊接頭所需的氣體焊劑較少。調節焊劑調節閥能使已焊完的部分沒有針孔或氣孔,而且在熱量影響區沒有或極少有火焰汙斑。如果使用正確,可以節約50%的膏狀焊劑,在手動進給時節約30%的銀合金。

5.3 氣體助焊劑適用的行業

氣體助焊劑適用的行業領域廣泛。主要有:

空調設備、冰箱、汽車、自行車、商業篩檢程式、壓縮機-氣密元件、金屬軟管、醫院設備、金屬傢俱、金銀首飾、金屬辦公用具、醫療和牙科器械、焊接銅製品-閥門、鋼窗、純銀製品等。

6 氣體助焊劑的常見問題及解決方法

問  題

可能的原因

處理方法

眼睛對火焰不習慣

火焰比原先強烈

配戴護目鏡。約有一個星期的適應期

焊料的熔化速度較低

添加助焊劑後,如壓力不調整,焊接溫度略低

一般不甚明顯,如較為明顯,可略提高燃氣壓力

微漏率提高

(1)焊料雜質較多

(2)操作不當

(1)調整焊料

(2)改善操作方法

管道堵塞

助焊劑揮發所致

注意閥門的關閉;

定期清洗

接頭處有白色粉末

接頭鬆動

上緊接頭

儘管火焰呈綠色,仍然沒有足夠的助熔作用

旁路控制閥可能完全開啟,使助焊劑攜帶量降低

調整旁路控制閥,提高火焰中助焊劑的含量

火焰溫度變化不定

燃氣純度不足,水分較多

添加燃氣乾燥器或更改燃氣