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钎焊连接原理
作者:莫斯科赌场    发布日期:2021-01-14 23:54


  钎焊连接原理_物理_自然科学_专业资料。大家好 1 第六章 钎焊连接原理 6.1 钎焊连接的基本特征 6.2 液态钎料与固态母材的润湿、铺展及填缝 6.3 金属表面氧化膜的去除机制及钎剂的作用 6.4 液体钎料与固体母材的相互作用 6.

  大家好 1 第六章 钎焊连接原理 6.1 钎焊连接的基本特征 6.2 液态钎料与固态母材的润湿、铺展及填缝 6.3 金属表面氧化膜的去除机制及钎剂的作用 6.4 液体钎料与固体母材的相互作用 6.5 钎缝的金相组织 6.6 钎料、钎剂及其选用 6.7 钎焊方法与工艺及接头质量控制 2 §6.1 钎焊连接的原理及基本特征 6.1.1 钎焊(Braze Welding) 利用熔点比母材(被钎焊材料)熔点低的填充金属(称为 钎料或焊料),在低于母材熔点、高于钎料熔点的温度下, 利用液态钎料在母材表面润湿、铺展和在母材间隙中填缝, 与母材相互溶解与扩散,而实现零件间的连接的焊接方法。 钎焊是一种古老的焊接方法。 3 6.1.2钎焊原理 6.1.2钎焊原理 钎焊是利用液态钎料在母材表面润湿、铺展与母 材相互溶解和扩散以及在母材间隙中润湿、毛细 流动、填缝与母材相互溶解和扩散而实现零件间 的连接的。 4 6.1.3 钎焊的分类 工程中通常将钎焊按温度分为两类: (1)硬钎焊 液相温度在4500C以上的钎焊材料用于钎焊 时称为硬钎焊; (2)软钎焊 4500C以下的钎焊材料用于钎焊时称为软钎 焊。 某些国家将钎焊温度超过900℃而又不使用钎 剂的钎焊方法(如真空钎焊、气体保护钎焊) 称作高温钎焊。 5 6.1.4 钎焊的特点 (1)钎焊的温度是比较低的(一般远低于母材的 熔点); (2)与熔焊相比,钎焊时只有钎料熔化而母材保 持固态; (3)对母材的物理化学性能没有明显的不利影响; (4)可对钎件整体均匀加热,引起的应力和变形 小,容易保证焊件的尺寸精度; (5)由于存在焊件整体加热的可能性,这对微型 机密、形状复杂、开敞性差的焊件结构特别适宜, 甚至可以一次性完成多缝多零件的连接; 6 (6)钎焊可以容易解决不少异种金属、金属 于非金属材料的连接,如铝-不锈钢、钛-不锈钢、 金属-陶瓷、金属-复合材料等连接; (7)鉴于钎焊对热源要求较低,工艺过程较 为简单,故极易实现生产过程的自动化,保证了 焊件有更高的可靠性; (8)钎焊设备简单,生产投资费用少; 为此,钎焊工艺技术在材料连接的工程实际中 得到了越来越广泛的应用。 7 但是,钎焊也有它本身的缺点: 钎焊接头强度比较低、耐热能力比较差,由于母 材与钎料成分相差较大而引起的电化学腐蚀致使 耐蚀力较差及对装配要求比较高等。 Content8s §6.2 液态钎料与固态母材的润湿、铺展及填 缝 6.2.1 液态金属的填隙原理 液体金属能填充接头间隙,必须具备一定的条件, 此条件就是润湿作用和毛细作用。 (1)润湿作用(液态钎料的润湿性) 润湿——液态物体与固态物体接触后相互沾附的现 象。 可分为浸渍润湿、附着润湿和铺展润湿。 9 当液体处于自由状态,其将力图保持球形! 当液体与固体接触,如果内聚力>附着力,液体 就不能沾附在固体表面——不润湿! 10 当液体的附着力大于其内聚力时,液体就能粘附 在固体表面——发生润湿作用。 衡量液体对母材润湿能力的大小,可用液相 与固相接触时的接触夹角θ的大小来表示。 11 当cosθ为正值时,即0°<θ<90°,这时液体能润湿固体; 当cosθ为负值时,即90°<θ<180°,这时可认为液体不 能润湿固体。 θ=0表示液体完全润湿固体;θ=180°表示完全不润湿。 钎焊时,钎料的润湿角应小于20°。 上述液体与固体相互润湿的前提是他们之间无化学 反 应发生。液体钎料对固态金属的润湿程度可由润湿角 θ 、铺展面积S及润湿系数W来表示:W=Scosθ。 12 (2)毛细作用(钎料的毛细填隙) 液体在两平行板间隙中,其液面高度会相对于板 外液面自动上升或下降的现象。 θ——润湿角 h ——液面上升的高度 13 当θ<90°、 h>0,液体沿间隙上 升——润湿(酒精温度计)。 当θ>90°、 h<0,液体沿间隙下 降——不润湿(水银温度计)。 钎焊时,只有在液态钎料能充分润 湿母材的条件下(液面“上升”),钎 料才能填满钎缝。 液体沿间隙“上升”的高度h与间隙大小2r成反比——钎焊 接头设计、装配时应使间隙小! 液体沿间隙“上升”的速度与h成反比——应保证足够的 钎焊温度和保温时间。 14 在实际生产中,绝大部分钎焊过程是毛细钎焊过程, 即钎焊时液态钎料不是单纯地沿固态母材表面铺展,而是 流入并填充接头间隙。间隙通常很小,类似毛细管。钎料 就是依靠毛细作用而在间隙内流动的。 以上结果也是指在液体与固体没有互相作用条件下得 到的。 15 6.2.2 影响钎料润湿作用的因素: (1)钎料和母材成分——如二者在液态和固态下均 无物理化学作用,则润湿作用差。如液态钎料与母 材相互溶解或形成化合物,则润湿较好。 可通过第三者的作用来改善润湿作用。 (2)钎焊温度——利于润湿。太高,易使钎料流散、 溶蚀或晶粒粗大。 (3)表面氧化物——妨碍润湿。 (4)母材表面状态——粗些好。 (5)钎剂——适当的钎剂有良好作用。 16 在实际填缝过程中,液态钎料与固态金属母材间存 在着溶解、扩散作用,致使液态钎料的成分、密度、粘度 和熔点都发生变化。 液态钎料填缝速度是不均匀的,钎料填缝前沿不整 齐、流动路线紊乱将会直接影响钎焊接头质量,形成钎缝 不致密,产生夹气、夹渣等缺陷。这些变化都将影响钎料 的润湿和填缝作用。 6.2.3 影响钎料毛细填缝的因素: 钎料和母材成分、钎焊温度、母材表面氧化物、母材 表面粗糙度、钎剂、间隙、钎料与母材的相互作用。 Conten1t7s §6.3 金属表面氧化膜的去除机制及钎剂的作用 6.3.1 金属表面氧化膜的去除机制 在有氧化膜的金属表面上,液态钎料难与金属发生润湿。因此,分析金 属表面氧化膜的形成并予以去除是钎焊必不可少的工艺过程。 (1)对于纯金属而言 该金属与周围气氛所产的结合产物(膜)的稳定性取决于膜的结构和 存在条件。例如亲氧的金属铝、铍

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