關(guān)于采用高頻感應(yīng)釬焊技術(shù)焊接分流器與毛細(xì)管的應(yīng)用探討

一、前 言

高頻焊接起源干上世紀(jì)五十年代，而高頻感應(yīng)釬焊工藝在制冷行業(yè)應(yīng)用的并不廣泛。主要是這種焊接方式對感應(yīng)器、工裝的設(shè)計(jì)要求較高，通用性不強(qiáng)，這些都制約了其發(fā)展。但目前各企業(yè)對產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來越高，傳統(tǒng)的火焰釬焊技術(shù)也越來越無法滿足生產(chǎn)和質(zhì)量控制的要求，采用高頻感應(yīng)釬焊技術(shù)容易實(shí)現(xiàn)自動化焊接，能夠解決一些火焰釬焊焊接相對困難的工件。

二、多孔分流器與毛細(xì)管的焊接

在很大一部分制冷設(shè)備中，分流器常常需要與毛細(xì)管配合焊接。由于毛細(xì)管的內(nèi)徑很小往往只有1-3毫米，因此工件被加熱的溫度，被加熱的位置以及添加釬料的時刻、多少都對焊接質(zhì)量有很大的影響。同時，由于分流器上有多個焊點(diǎn)，相鄰焊點(diǎn)之間的距離又非常接近，手工焊接時勢必會對相鄰的焊點(diǎn)造成影響，導(dǎo)致焊接缺陷。采用傳統(tǒng)手工火焰釬焊技術(shù)焊接此類工件時，對焊接人員的技能要求很高?，F(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)中“人為因素”是造成產(chǎn)品質(zhì)量波動的主要因素之一，這也是此類工件焊接不合格率相對較高的一個主要原因。

三、高頻感應(yīng)釬焊技術(shù)的應(yīng)用

高頻感應(yīng)釬焊技術(shù)是利用電磁感應(yīng)、集膚效應(yīng)和熱傳導(dǎo)原理對工件進(jìn)行加熱，由于其不需要外部熱源，故熱損耗低，工作環(huán)境清潔，被加熱工件溫度上升快，加熱時間短。并且容易獲得焊接過程的精確過程控制。

下面介紹采用高頻感應(yīng)釬焊技術(shù)焊接多孔分流器與毛細(xì)管的焊接工藝。

首先是感應(yīng)器的設(shè)計(jì)，往往每種工件都有一種最佳形式和規(guī)格的感應(yīng)器。感應(yīng)器可設(shè)計(jì)為單匝或多匝，單匝的感應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單便于制作，但是用其焊接多孔分流器效率往往不高。實(shí)踐證明采用同樣功率的高頻電源設(shè)備，多匝感應(yīng)器能夠提高工件被加熱的速度。不過匝數(shù)越多，高頻電源的負(fù)荷就會越重，同時設(shè)備損耗就會增大。因此對于不同尺寸規(guī)格的分流器需要設(shè)計(jì)配備不同規(guī)格的感應(yīng)器。

多匝感應(yīng)器分為軸向多匝和徑向多匝，軸向多匝感應(yīng)器適用于工件尺寸大，受熱面積大，焊縫長的工件;徑向多匝感應(yīng)器適用于工件尺寸規(guī)格相對較小，受熱面積小，焊縫長度較短的工件。由于多孔分流器基本都為圓形，與毛細(xì)管配合的焊縫深度只有10MM，因此感應(yīng)器一般設(shè)計(jì)為圓形徑向多匝的形式，匝數(shù)根據(jù)分流器的外形尺寸確定，但是一般不超過4圈。

第二是被加熱工件與感應(yīng)器的相對位置。影響工件均勻受熱的因素主要是工件與高頻感應(yīng)器的相對位置:工件距離感應(yīng)器越近，產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大，工件被加熱的速度就越快，反之，工件被加熱的速度就越慢。工件均勻受熱，使分流器上的每個毛細(xì)孔與毛細(xì)管同時達(dá)到釬焊溫度，這樣才能保證各個焊點(diǎn)焊接質(zhì)量的一致性。否則會造成分流器表面溫度分布有高有低，導(dǎo)致焊接缺陷，因此必須利用工裝夾具確保工件放置在感應(yīng)器的中心位置。

在垂直方向上，感應(yīng)器應(yīng)放置在分流器的上方，這樣能使分流器上方的毛細(xì)管部分優(yōu)先達(dá)到焊接溫度，實(shí)踐證明，這更加有利于釬料流動，保證釬料充分填充焊縫。

第三是焊接過程的控制。采用高頻感應(yīng)釬焊工藝焊接多孔分流器與毛細(xì)管，整個焊接過程分為三個部分。一是加熱過程，主要是提高工件的溫度使之達(dá)到釬焊溫度。二是保溫過程。主要是保持工件的溫度，使釬料充分流動，填充焊縫，與母材融合。三是冷卻過程，加熱停止，使焊好的工件冷卻。

加熱、保溫和保溫、冷卻切換點(diǎn)的選擇很關(guān)鍵，采用紅外測溫技術(shù)能夠很好的把握這些切換點(diǎn)，同時也能實(shí)時監(jiān)測焊接過程中工件的溫度。

由于分流器上表面有毛細(xì)管和釬料覆蓋，而且也有感應(yīng)器遮擋，因此選擇側(cè)面(圖3中標(biāo)記A處)作為溫度檢測點(diǎn)是最佳位置。

當(dāng)監(jiān)測點(diǎn)的溫度達(dá)到設(shè)定溫度T1時，高頻電源自動從加熱過程切換到保溫過程，當(dāng)監(jiān)測點(diǎn)的溫度達(dá)到設(shè)定溫度T2時，高頻電源自動從保溫過程切換到冷卻過程，見圖4。這樣整個焊接過程都被監(jiān)控起來，使工件焊接的穩(wěn)定性、一致性得到提高。

第四是釬料的添加方式。釬料的添加有兩種方式，一種是待工件被加熱到釬焊溫度時對焊縫添加釬料，這比較適用于單點(diǎn)焊接的工件。分流器與毛細(xì)管需要一次性焊接多個焊點(diǎn)，這樣的添加釬料方式往往很難做到各個焊點(diǎn)的同步性。釬料添加的另一種方式是將釬料做成環(huán)狀，事先套在兩個工件的焊縫處，隨工件一起被加熱，這種方式比較適用于自動焊接。分流器與毛細(xì)管的高頻感應(yīng)釬焊可以實(shí)現(xiàn)為自動化焊接的模式，因此可將釬料做成小環(huán)套在各個毛細(xì)管上，也可以將釬料做成大環(huán)直接套在分流器的外沿，而后者在提高生產(chǎn)效率方面更有優(yōu)勢。

四、采用高頻感應(yīng)釬焊技術(shù)焊接分流器與毛細(xì)管應(yīng)注意的問題

1、釬料必須在母材達(dá)到焊接溫度前先融化。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，這樣更加適合自動焊接。由于工件升溫很快，如果釬料沒有融化母材就達(dá)到了焊接溫度，那么在釬料繼續(xù)融化的過程中，母材會繼續(xù)升溫，超過焊接溫度，產(chǎn)生焊接缺陷，甚至?xí)?dǎo)致母材的融化。

必須使分流器上方的毛細(xì)管先與分流器達(dá)到焊接溫度。我們知道釬料融化后有一個特征，其會向溫度高的地方流動，而分流器上方的毛細(xì)管與釬料焊環(huán)是相接觸的(見圖3)。因此這部分毛細(xì)管首先達(dá)到焊接溫度會促使液態(tài)釬料包圍毛細(xì)管，這對焊縫的填充非常有利。否則，由于集膚效應(yīng)分流器外部的溫度始終高于內(nèi)部，加之重力因素，釬料往往會向外流動，使內(nèi)側(cè)焊縫釬料不足導(dǎo)致焊接缺陷。

必須防止分流器外沿過燒。根據(jù)集膚效應(yīng)高頻電流對于母材的穿透深度與導(dǎo)體的電阻率的平方根成正比，與頻率和磁導(dǎo)率的平方根成反比。由于工件和感應(yīng)器固定不變，因此電阻率、頻率和磁導(dǎo)率都不會變化，這樣工件被感應(yīng)加熱的穿透深度就為一固定值。分流器內(nèi)部溫度是靠熱傳導(dǎo)提高，因此分流器的外沿溫度始終高于內(nèi)部。當(dāng)內(nèi)部溫度達(dá)到焊接溫度時，必須控制外沿溫度不至于過高而導(dǎo)致焊接缺陷的產(chǎn)生。

2、分流器的材質(zhì)一般分為黃銅和紫銅，在焊接黃銅分流器的過程中，要注意以下兩個方面:

黃銅的焊接溫度與紫銅不同，同時其導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性也比紫銅差。因此在高頻感應(yīng)焊接時必須注意分流器、毛細(xì)管和感應(yīng)器的相對位置，防止黃銅分流器發(fā)生過燒。

黃銅的氧化層對于焊接質(zhì)量有很大的影響，助焊齊4的添加能夠有效的除去其氧化層，使焊料具有更好的流動性，更好的填充焊縫與母材融合。但是過多的助焊劑流入分流器內(nèi)部，污染系統(tǒng)，因此必須注意助焊劑的添加量。

五、小 結(jié)

高頻感應(yīng)釬焊的質(zhì)量由設(shè)備和工藝參數(shù)決定，不受人為因素的影響，能夠保證焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性和一致性;對于多點(diǎn)釬焊的工件，能夠提高這類工件的焊接效率;其利用電能作為動力源，能夠改善了員工的工作環(huán)境;對于能源的利用率比傳統(tǒng)火焰焊接要高，可以一定程度的降低生產(chǎn)成本。