感應(yīng)釬焊方法在無(wú)鉛錫焊中的應(yīng)用

李賓喜， 王曦

（齊齊哈爾雄鷹警用器材有限公司，黑龍江 齊齊哈爾 161000）

0 引言

我公司產(chǎn)品件材料為40Cr的無(wú)縫鋼管料，加工后壁厚由一端的3.25 mm過渡為另一端的1.3 mm，組件的結(jié)合是通過將材質(zhì)為45鋼的4件小零件以圓弧面接觸與其焊接結(jié)合為一體，在產(chǎn)品加工過程中一直都采用銀基釬焊的工藝方法進(jìn)行焊接，但其焊接效果和生產(chǎn)效率一直是困擾和制約生產(chǎn)的一大難題，在采用無(wú)鉛錫焊利用感應(yīng)釬焊的工藝方法進(jìn)行焊接后，這一狀況得到解決。

1 銀基釬焊工藝及存在問題的分析

銀基釬焊是釬焊工藝的一種。焊件是依靠加溫熔化的釬料凝固后將被焊接件牢固連接起來(lái)的焊接方法。

我公司在銀基釬焊時(shí)常用的銀基釬料釬劑的牌號(hào)為QJ102，釬焊溫度是650～850℃。銀焊片牌號(hào)是HAG-40B，含銀質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%，是銀、銅、鋅合金，具有較好的流動(dòng)性、滲透性和韌性，熔點(diǎn)677～732℃。這種銀基焊料具有優(yōu)良的工藝性能，不高的熔點(diǎn),良好的潤(rùn)濕性和填滿間隙的能力,并且強(qiáng)度高、塑性好，導(dǎo)電性和耐蝕性優(yōu)良。

存在的主要問題是焊接成功率低，常出現(xiàn)不合格品，嚴(yán)重影響產(chǎn)量和質(zhì)量。

1）加熱速度造成的影響。由于焊接母材的壁厚尺寸小，在焊接過程中，加熱過快會(huì)使焊件內(nèi)部溫度不均而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，而加熱過慢由于釬料低沸點(diǎn)組元的蒸發(fā)、金屬的氧化釬劑的分解等急劇發(fā)展又會(huì)產(chǎn)生某些有害物質(zhì)；焊件的冷卻雖然處在釬焊過程之后，過高的冷卻速度可能使焊件因形成過大的熱應(yīng)力而產(chǎn)生彎曲變形，或因釬縫凝固過快使氣體來(lái)不及逸出而產(chǎn)生氣孔，容易開焊，整個(gè)焊接過程無(wú)法保證很高的產(chǎn)品合格率。

2）焊件不同收縮比的影響。焊接的兩種母材形狀差異非常大，膨脹系數(shù)不同，加熱時(shí)長(zhǎng)度為710 mm的管因細(xì)長(zhǎng)且壁厚存在差異，加熱不均造成冷卻過程中收縮不一致，形成的內(nèi)應(yīng)力過大，產(chǎn)生不規(guī)則的變形。即使焊后增加了校形工序也不能完全消除焊接變形。

3）操作者操作技能的影響。本環(huán)節(jié)的焊接工序是限制產(chǎn)量的重要環(huán)節(jié)，操作者的專業(yè)技能水平和操作經(jīng)驗(yàn)，決定了能否合理地控制焊接溫度和工藝，在熟悉產(chǎn)品質(zhì)量要求的前提下，能否通過自檢控制產(chǎn)品質(zhì)量。由于對(duì)操作者要求很高，所以能夠勝任本環(huán)節(jié)的人也很少，影響產(chǎn)量效率。

2 采取感應(yīng)焊無(wú)鉛錫焊接的必要性

由于采用銀基釬焊方法存在著上述的不利因素，我公司的焊接零件存在著母材厚度過?。ㄗ畋√幹挥? mm的細(xì)長(zhǎng)碳鋼焊接在薄壁圓管外壁上），焊接溫度達(dá)到了700℃，無(wú)法完全消除焊接應(yīng)力造成變形的不利條件?？紤]到該部位的焊接僅起到連接作用，不屬于受力部件，采用焊接溫度為240℃左右的無(wú)鉛錫焊可有效減小變形，更利于生產(chǎn)，使產(chǎn)品質(zhì)量易于得到保證，大幅提高生產(chǎn)效率。

感應(yīng)釬焊可以使表層迅速加熱，但加熱的厚度薄，零件的內(nèi)部只能靠表面層向內(nèi)部的導(dǎo)熱來(lái)加熱，這恰恰適合焊接面積小、厚度薄的零件。感應(yīng)釬焊具有以下優(yōu)點(diǎn)：

表1

1）焊接質(zhì)量好。這種焊接方法有近20年的歷史了，具有優(yōu)良的抗氧化性能；熔化后黏度低，流動(dòng)性好，可焊性高，氧化夾雜極少，可以最大限度地減少拉尖、橋聯(lián)現(xiàn)象，焊接質(zhì)量可靠，焊點(diǎn)光亮飽滿。

2）焊接溫度低。焊接溫度僅為240℃。選用助焊劑對(duì)碳鋼具有極佳的潤(rùn)濕鋪展能力，其鋪展性能和焊點(diǎn)質(zhì)量，具有快速清除金屬表面氧化層，上錫速度快且均勻，焊點(diǎn)飽滿、光亮、牢固等優(yōu)勢(shì)。

3）操作簡(jiǎn)單。焊接部位一般會(huì)涂上焊錫膏，將需要焊接的金屬零件放在感應(yīng)線圈內(nèi)，通高頻交流電，產(chǎn)生感應(yīng)電磁場(chǎng)，加熱金屬表面，待到達(dá)到釬料熔化溫度時(shí)進(jìn)行焊接。

4）清潔環(huán)保。感應(yīng)釬焊是目前世界上最清潔環(huán)保的加熱焊接方式之一。

3 感應(yīng)圈的設(shè)計(jì)

為保證加熱迅速、均勻、效率高。感應(yīng)圈材料選用純銅管，工作時(shí)管內(nèi)通水冷卻，管壁厚度為1～1.5 mm。感應(yīng)圈纏石棉布以防短路。

4 焊片材料

我們采用錫銻合金的無(wú)鉛焊料，通過對(duì)以下幾種適用于焊接碳素鋼、低合金鋼的焊片材料進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)比（如表1），最終采用Sn96.5Ag3.0Cu0.5焊料。焊料采用片狀，固定于焊接位置。

5 工藝方法

1）清理。焊接后，先用水清理殘余焊劑，然后用噴砂工序。確保氧化物或有機(jī)物徹底清除，表面不得黏附金屬顆粒和其他污物。

2）焊接方法。除去母材焊接表面油污和過厚的氧化膜，保證接口裝配間隙。間隙控制在0.04～0.06 mm之間。表面清洗好的工件以搭接形式裝配在一起，把釬料放在接頭間隙之間。當(dāng)工件與釬料被加熱到240～250℃后，釬料熔化，液態(tài)釬料與零件金屬相互擴(kuò)散溶解，冷疑后即完成焊接。片狀釬料形狀比焊接接觸面外輪廓大1 mm為佳，保證能充分填滿間隙，并在其外沿形成圓滑的釬角。

6結(jié)語(yǔ)

采用感應(yīng)釬焊進(jìn)行無(wú)鉛錫焊后，產(chǎn)品的焊接一次交檢合格率提升了25%，降低了操作難度，生產(chǎn)效率得到了大幅度提高。