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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,在线教务辅导网：,更多课程配套课件资源请访问在线教务辅导网,第13章钎焊工艺方法与应用,13.1钎焊方法与设备,13.2钎焊生产过程,13.3常用材料的钎焊,13.1钎焊方法与设备,13.1.1钎焊方法的分类,13.1.2常用钎焊方法与设备,13.1.3特种钎焊方法与设备,13.1.1钎焊方法的分类,钎焊方法主要是提供必要的热源，根据采用热源不同可分类为电弧钎焊、火焰钎焊、电阻钎焊、激光钎焊、电子束钎焊、超声波钎焊、红外钎焊、感应钎焊和浸渍钎焊,(,液体介质中钎焊,),等。,根据钎焊过程的保护环境进行钎焊方法分类，有保护气体钎焊和真空钎焊。这些保护环境可结合使用的加热设备来定义钎焊方法，如采用真空保护，可以结合炉中电阻加热，称为真空炉中钎焊，简称真空钎焊。真空钎焊结合高频感应加热方式，成为真空高频感应钎焊。,13.1.2常用钎焊方法与设备,5.浸渍钎焊 (液体介质中钎焊),烙铁是一种软钎焊工具。烙铁钎焊就是利用烙铁工作部,(,烙铁头,),积聚的热量来熔化钎料，并加热钎焊处的母材而完成钎焊接头的。,最简单的烙铁是由一个作为工作部的金属块通过金属杆与手柄相连而成，本身不具备热源，需靠外部热源,(,如气体火焰等,),加热，因此只能断续地工作。使用最广的一类烙铁是电烙铁，采用电阻热加热，有外热式和内热式两种。内热式电烙铁采用陶瓷加热器,(,把特殊金属化合物印制在耐热陶瓷上经烧制而成,),，加热器寿命长，热效率高，小巧，特别适于钎焊电子器件，应用较广。,用烙铁进行钎焊时，钎料常以丝材或棒材形式手工进给到接头上，直至钎料完全填满间隙，并沿钎缝另一边形成圆滑的钎角为止。烙铁钎焊时，一般采用钎剂去膜。钎剂可以单独施用，但在电子工业中多以松香芯钎料丝的形式使用。,火焰钎焊是用可燃气体或液体燃料的气化产物与氧或空气混合燃烧所形成的火焰来进行钎焊加热的。它通用性大，设备和工艺过程简单，又能保证必要的钎焊质量；燃气来源广，不依赖电力供应，因此应用很广。火焰钎焊主要用于以铜基钎料、银基钎料钎焊碳钢、低合金钢、不锈钢、铜及铜合金的薄壁和小型焊件，也可用于铝基钎料钎焊铝及铝合金。,图13-1电阻钎焊原理图,a)直接加热器b)间接加热器,1电极2焊件3钎料4变压器,图13-3感应加热设备原理图,1变压器2整流器3振荡器4高频变压器5感应圈6焊件,图13-4感应圈基本结构形式,a)单匝感应圈b)e)多匝感应圈f)单匝铜板感应圈g)双工位铜板感应圈h)扁平式感应圈,i)传送带式扁平感应圈j)特殊外形双工位感应圈k)内热式感应圈,图13-5转盘式自动感应钎焊装置,5.浸渍钎焊 (液体介质中钎焊),(1)盐浴钎焊盐混合物成分的基本要求是要有合适的熔点，对焊件能起保护作用而无不良影响，使用中能保持成分和性能稳定。,表13-1钎焊用盐混合物成分,5.浸渍钎焊 (液体介质中钎焊),图13-6内热式盐浴槽,1炉壁2槽3电极,4热电偶5变压器,5.浸渍钎焊 (液体介质中钎焊),(2)熔化钎料中浸渍钎焊(金属浴钎焊)这种钎焊方法的过程是将经过表面清理并装配好的焊件进行钎剂处理，然后浸入熔化的钎料中。,图13-7熔化钎料中浸渍钎焊,1熔化的钎料2焊件,(1)空气炉中钎焊空气炉中钎焊就是把装配好的加有钎料和钎剂的焊件放入普通的工业电炉中加热至钎焊温度，依靠钎剂去除钎焊表面的氧化膜，钎料熔化后流入钎缝间隙，凝固后形成接头。,(2)保护气氛炉中钎焊保护气氛炉中钎焊亦称控制气氛炉中钎焊。,图13-8保护气氛钎焊炉原理图,1入口炉门2预热室3钎焊室4冷却室5出口炉门6气体入口7热电偶,图13-9钎焊容器结构图,1保护气体进气管2工作气体出气管,3容器4顶盖5砂封槽,(3)真空钎焊与设备真空钎焊是一种在真空保护环境下进行钎焊的一种方法，主要指的是真空炉中钎焊，用于钎焊那些难钎焊的金属和合金，如铝合金、钛合金、高温合金、难熔金属以及真空电子器件中的材料等，且不需使用钎剂。,图13-10热壁真空炉示意图,a)单容器b)双容器,1炉壳2加热器3真空容器4反射屏5炉门6密封环,7焊件8接扩散泵9接机械真空泵,图13-12蒸汽浴钎焊原理图,1加热器2工作液体3工作蒸汽,4辅助蒸汽5升降机构6冷却螺管,7焊件,13.1.3特种钎焊方法与设备,蒸汽浴钎焊是利用液体的饱和蒸汽凝结时释放出来的蒸发潜热加热焊件并熔化钎料来实现钎焊的，图,13-12,所示为其原理图。钎焊过程是：钎焊装置的主体为一容器，其底部置有加热器，并添注有专用的工作液体。借加热器将工作液体加热至沸点温度，容器内液体上方的空间随即充满工作液体的饱和蒸汽。蒸汽温度与液体的沸点一致。通过升降机构将焊件送入此蒸汽区时，由于焊件温度低，蒸汽就会在焊件的表面凝结成液滴而释放出蒸发潜热，将焊件迅速而均匀地加热至与蒸汽相同的温度，钎料得以熔化填缝。然后将焊件提起退出蒸汽区冷却，间隙中的液态钎料凝固形成接头。为了防止蒸汽逸入大气，在容器内的适当高度处置有水冷螺旋管，使之形成一定范围的工作蒸汽区。此外，为此目的还经常在工作蒸汽区上方覆盖另一辅助蒸汽区，成为工作蒸汽与外界大气之间的稳定阻挡层。,图13-13光束钎焊原理图,1反射器2氙弧灯,3逆向反射器4焊件,光束钎焊是利用氙弧灯的光辐射能进行钎焊加热的方法。其加热原理如图,13-13,所示。在椭圆反射器的第一焦点位置上放置氙弧灯作光源，它发出的强热光线经椭圆反射镜聚光，在其第二焦点处形成高能量密度的光束。将待焊件放置在第二焦处，照射到焊件表面的光辐射能转变为热，将焊件加热，即可进行钎焊。光束的强度与照射时间的乘积就是供给焊件的能量，调节此能量即可控制加热温度。另外，调整焊件与第二焦点的相对位置，可以改变焊件表面的加热斑点面积和光束能量密度，以适应不同的钎焊需要。这种钎焊方法，既可用于低温钎焊，也可用于高温钎焊。,电子束钎焊的加热原理与电子束焊相同，是利用在高真空下，被磁的或静电的聚焦透镜聚焦的电子流在强电场中高速地由阴极向阳极运动中，电子与焊件的钎焊面碰撞的动能转变为热能来实现钎焊加热的。与电子束焊不同的是，由于钎焊要求的加热温度要低得多，因此通常采用扫描的或散焦的电子束。,电子束钎焊与其他钎焊方法相比有明显的不足，它要求使用高真空和高精度的操纵装置，设备复杂、钎焊过程生产率低、成本高。,激光钎焊是使用激光束作为钎焊加热的热源，可以实现对微小面积的高速加热并保证对毗连的母材的性能不产生明显影响。这种加热特性适宜于钎焊连接对加热敏感的微电子器件。虽然激光辐射与电子束具有近似的特性，但激光钎焊较之电子束钎焊具有明显的技术优点：激光辐射可以用简单的光学系统来实现聚焦，而且它不要求真空环境，可在任何气氛中使用。因此设备较简单、成本较低、生产率高。,13.2钎焊生产过程,13.2.1钎焊结构设计,13.2.2钎焊前的表面制备,13.2.3钎焊焊件的装配和固定,13.2.4钎焊工艺过程,13.2.5钎焊后处理工序,13.2.1钎焊结构设计,图13-14各类钎焊接头举例,a)、b) 普通搭接接头c)、d)对接接头局部搭接化e)、f)、g)、h)T形接头和角接接头的局部搭接化,i)、j)、k)管件的套接接头l)管板接头形式m)、n)杆件连接接头形式o)、p)管或杆与凸缘接头形式,图13-15圆杆件钎焊接头,表13-2钎缝间隙推荐值,图13-17不同厚度零件组成的接头设计实例,a)不正确b)正确,图13-18承压密封容器的典型钎焊接头,1)当钎料以箔状放入间隙中使用时，如果钎焊面积较大、而其长宽比不大时，为了便于排除间隙内的气体，可在一个零件上对应于钎缝的中央部位开工艺孔。,图13-19钎焊封闭接头开工艺孔的方法,a)、d)无工艺孔b)、c)、e)有工艺孔,2)对于封闭型接头及密封容器，,钎焊时接头和容器中的空气因受热膨胀而向外逸出，阻碍液态钎料填缝，使钎缝中产生气孔、未钎透，甚至不能钎合(见图13-19a、图13-19d)。,13.2.2钎焊前的表面制备,1)用有机溶剂擦净和洗净。,2)在有机溶剂蒸气中清洗。,3)碱液清洗。,4)电化学脱脂和超声波清除。,(1)机械清除去除焊件表面氧化物和锈蚀的最简单的方法是机械清除。,(2)化学浸蚀化学浸蚀亦称酸洗。,表13-3钎焊中采用预镀覆工艺的一些实例,表13-3钎焊中采用预镀覆工艺的一些实例,对经过脱脂、清除氧化物或预镀覆等表面制备后的焊件的保存，应遵循两条原则：其一，应尽量缩短存放时间，从速完成钎焊。缩短存放时间，意味着减少焊件重新被污染和氧化的可能性，有利于保证钎焊质量。其二，在保存中必须保持焊件的洁净。由于焊件在表面制备后转入钎焊之前，必然地要经过运送、装配、固定等过程，增大了弄脏的可能性。为了消除这种危险，应保持焊件存放处的清洁，最好采用封闭的容器保存和运送焊件，尽量避免操作人员直接接触焊件。,13.2.3钎焊焊件的装配和固定,图13-20钎焊时焊件的固定方法,13.2.4钎焊工艺过程,根据钎焊生产的需要和钎料的加工性能，常将钎料加工成不同形状，诸如棒状、条状、丝状、板状、箔状、垫圈状、环状、颗粒状、粉末状、膏状以及填有钎剂芯的管状钎料等。合理地选用钎料形状可以简化工艺和改善钎焊质量。通常，主要根据钎焊方法、接头特点以及生产量来选用钎料形状。例如：烙铁钎焊、火焰钎焊，一般是手工送进钎料，适于使用棒状、条状和管状钎料；电阻钎焊以使用箔状钎料为便；感应钎焊和炉中钎焊可采用丝状、环状、垫圈状和膏状钎料；盐浴钎焊则以使用敷钎料板为宜。又如：对环形等呈封闭状的接头，便于使用成形丝状钎料，对短小的钎缝可选用丝状、颗粒状钎料；而对大面积钎缝宜使用箔状钎料。,图13-21环状钎料的安置,图13-22箔状钎料的安置,为了获得填缝密实、表面洁净的接头，应避免钎料的无益损耗，保证钎料熔化后全部充填钎缝间隙而不要向间隙外的焊件表面流失。这首先要靠正确地确定间隙大小、钎料用量并合理放置来保证。此外，适当地控制钎焊温度、保温时间以及保护气体成分，也有助于防止钎料流失。,1)选用填充间隙能力好的钎料。,2)电镀一个焊件来减小钎缝间隙。,3)使用金属丝或垫片填充宽间隙。,图13-23锡铅钎料钎焊铜时接头,强度与钎焊温度的关系,图13-24铜钎焊钢时接头的抗拉,强度与保温时间的关系,随着钎焊结构的复杂化、精密化，技术难度越来越大，单靠人的技能将难以解决，只能靠先进的机械化技术来完成。,目前，在大量生产中钎焊过程的机械化已取得一定进展。特别是在电子工业领域，波峰钎焊机是一个成功的例子，它可以完成印制电路板的钎剂处理、预热、钎焊等工序。又如炉中钎焊、浸渍钎焊、感应钎焊，甚至一向是手工操作的火焰钎焊，也在某些产品生产中实现了钎焊过程机械化。这些机械化钎焊设备的技术原理，大多是基于对焊件保证定量的热能供应。其基本结构型式是具有一定恒定的热源，通过传送装置使焊件以等速或步进地通过热源靠控制焊件在热源中持续的时间来保证必要的钎焊加热。,13.2.5钎焊后处理工序,1.,钎焊后热处理,焊件钎焊后热处理可以是出于产品性能的需要，也可能是基于工艺的考虑。前者往往是为强化合金母材而安排的，如果可能，应尽量使所要求的热处理可结合钎焊过程或焊后冷却过程来完成。工艺性的钎焊后热处理一般有两种类型：一种是为了改善接头组织进行的扩散热处理，其特点是在低于钎料固相线温度的条件下长时间保温；另一种是为了消除钎焊产生的内应力而进行的低温退火处理。,如果焊件是在夹具中完成钎焊的，则其钎焊后热处理也应在夹具中进行，以避免变形。,2.,钎焊后清理,对使用钎剂的钎焊方法来说，因为钎剂残渣大多对母材有不良作用，必须彻底清除。,13.3常用材料的钎焊,13.3.1钢及不锈钢的钎焊,13.3.2铝及其合金的钎焊,13.3.3铜及其合金的钎焊,13.3.4铝和铜的钎焊,13.3.1钢及不锈钢的钎焊,(1)钎焊特点钢表面形成的氧化物成分和结构会影响到其钎焊性。,(2)钎料与钎剂软钎焊时，应用最广的是锡铅钎料。,(3)钎焊工艺低碳钢和低合金钢可以用各种方法钎焊。,(1)钎焊特点,(2)常用钎料和钎剂,表13-4高温铜基钎料钎焊的1Cr18Ni9Ti钢搭接接头的性能,表13-5钎焊1Cr13不锈钢接头强度,(3)钎焊工艺不锈钢可以用烙铁钎焊、火焰钎焊、感应钎焊、炉中钎焊等方法。,13.3.2铝及其合金的钎焊,1) 铝对氧的亲和力极大，表面很容易生成一层致密且化学稳定、熔点很高的氧化膜，难以去除，阻碍钎料和母材的润湿和结合。,2) 硬钎焊时，钎料熔点和母材差异不大，须严格控制钎焊温度。,3) 用软钎料钎焊时，由于钎料和母材之间电极电位相差悬殊，给钎焊接头的耐蚀性能带来不利的影响。,4) 铝钎剂具有强烈的腐蚀性，需要焊后立即清除干净，否则接头容易腐蚀破坏。,馋死,PPT,研究院,POWERPOINT ACADEMY,
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