真空钎焊工艺几个重要参数

来源：本站编辑　　　　发布日期：2011-6-21　　　　阅读次数：282 次   真空钎焊工艺过程中，钎焊温度和保温时间是最重要的工艺参数，直接影响到钎料的熔化和填缝效果，以及母材与钎料的相互作用程度、母材的组织与性能，从而决定钎焊质量的高低。另外，升温速度和降温速度也是重要的工艺参数，它们对接头质量也有不可忽视的影响。真空和保护气氛钎焊时，还需同时考虑真空度、气体纯度、气体分压等因素的影响。    (1)钎焊温度   钎焊温度是最主要的工艺参数，确定钎焊温度的重要依据是所选钎料的熔点和所钎焊母材的热处理制度。钎焊温度应适当高于钎料的熔化温度，以减少液态钎料的表面张力，改善润湿和填缝，并使钎料与母材充分相互作用，提高接头的强度。同时适当高于钎料的熔化温度并留出足够的温度空间，还可以避免因设备温度控制不准确、工件温度不均匀可能引起的钎料熔化不良缺陷。但钎焊温度过高是有害的，它可能引起钎料中高蒸气压元素的挥发，母材晶粒的长大或过烧，以及钎料与母材的过分作用而导致的溶蚀、脆性化合物层及晶间渗入等问题，使接头性能下降，并可能严重削弱母材的性能。    一般来讲，钎焊温度应比钎料的液相线温度高20~60℃，但是对于不同的钎料，需高出钎料本身液相线的温度范围是不同的，有时甚至需要在低于钎料的液相线温度下进行钎焊。对于与母材相互作用强的钎料，由于填缝过程中其成分会发生很大的变化而形成新的合金，这时钎焊温度的确定应以钎缝中形成的新的合金的熔点为依据。对于熔化温度范围宽的钎料，由于在固相线温度以上已有液相存在，并具有一定的流动性，因而选定的钎焊温度也可低于钎料的液相线温度。对于共晶反应钎焊，钎焊温度只需在共晶反应温度稍稍偏上即可。   考虑到钎焊热循环对母材性能的影响，钎焊温度选择时必须考虑对母材性能的影响，钎焊须在母材发生强烈晶粒长大或过烧的温度以下进行。钎焊温度的制定还需与钎焊后的热处理制度相协调。例如，钎焊温度可以选择与材料固溶处理温度一致的温度，甚至可以采用钎焊—热处理一体化工艺，钎焊保温完毕后直接按热处理要求冷却，在一个热循环内同时完成钎焊和热处理工艺。在钎焊后进行热处理时，采用的热处理温度最好不要使钎料发生重熔。    (2)保温时间    钎焊保温时间也是钎焊过程中的重要参数，一定的保温时间是完成钎焊过程中钎料与母材相互作用、形成牢固结合所必需的。保温时间的延长可能使接头的强度提高，但有时会使接头性能严重降低。   保温时间确定的主要依据是钎料与母材的相互作用特性。当母材与钎料的相互作用会发生强烈溶蚀、晶间渗入及形成脆性相增多时，应尽量缩短钎焊保温时间。反之，当钎料与母材的相互匆‘散作用有利于消除钎缝中脆性相和低熔共晶时，应适当延长保温时间，必要时可以大幅度延长保温时间进行扩散处理，以提高接头的性能。   保温时间确定还需考虑工件的尺寸、结构及装炉量的影响。为保证需钎焊的零件各处均能达到所需的钎焊温度，大而厚的零件比薄而小的零件保温时间长，装炉量多时比装炉量少时保温时间长。保温时间还与采用的测温方式、热电偶的放置位置等因素有关，操作时应综合考虑。炉中钎焊时需保证焊件的到温和足够的钎缝完成时间，在焊件不太大和装炉量不太多时，一般的钎焊保温时间为5—30min。应当指出，钎焊保温时间与钎焊温度不应相互孤立地确定，它们之间存在着一定的补偿关系，‘可以在一定的范围内相互补偿，具体选择时，还应通过试验确定。    (3)升降温速度   升温速度和降温速度对钎焊质量也有一定的影响。升温速度过快会使焊件温度分布不均匀，从而诱发变形、错位及内应力的产生，升温速度过快还会造成粉状钎料脱落；升温速度过慢又会促进母材晶粒长大、钎料组元挥发、钎剂失效和溶蚀等有害过程的发生。因此在保证均温的前提下，应尽量提高升温速度。具体确定升温速度时应根据所选用的工艺、设备特性、焊件尺寸以及钎料的特性等因素综合考虑。对于厚大件及导热性较差的工件，应采用较慢的升温速度，有时为使温度均匀化，应在适当的温度采取保温均温的工艺措施，等温度均匀后再继续升温。对于母材活性较强、钎料含有易挥发组元以及母材、钎料和钎剂间存在有害反应的情况，应采用尽量快的升温速度。   焊件的冷却降温是在钎缝形成后进行的，但降温速度对钎焊质量往往也有明显影响。降温速度过慢，可能引起母材的晶粒长大、强化相的析出或残余奥氏体的出现等，影响基体材料的性能；降温速度过快，可能使工件冷却不均匀，形成热应力和变形，有时会出现钎缝开裂现象。因此，具体确定降温速度时也需根据所钎焊的母材、钎料特性，焊件尺寸和结构特性，以及焊接的热处理制度、生产效率要求等因素加以综合考虑。    (4)真空度及工作气氛    对于真空钎焊、保护气氛中钎焊等工艺，真空度和工作气氛情况也是钎焊热循环中应考虑的工艺参数。    真空度的确定应考虑在所采用的工艺条件下，能够对母材和钎料形成良好的保护，同时能够去除或破坏氧化膜，保证钎料润湿铺展过程的产生，同时还需考虑钎焊过程中母材及钎料中元素挥发因素的影响以及采用的设备条件等因素。一般来说l X10—2h的真度可以满足大多数合金的钎焊要求，但对于一些活泼易氧化合金，例如钎焊铝合金或者含有Ti、Zr、Hf、Al等元素的合金，以及使用含有这些活性元素钎料时往往需要更高的真空度；而对于含有Cu、Mn等在钎焊温度下蒸气压较高的母材或钎料钎焊时应采用较低的真空度或采取充人一定分压惰性气体的工艺措施。由于真空中主要为辐射加热，多层结构不利于零件的传热和均温，有时为了升温均匀需通人一定分压的惰性气体以增强升温过程中的热传导作用。   真空钎焊时，由于工装及工件表面污物和氧化膜的存在，以及设备、工装和工件的表面吸附和黏结剂的使用等因素，在钎焊加热过程中总伴随着气体释放，从而影响钎焊过程中的真空度。因此在确定升温时应考虑真空度的影响，在工件放气强烈的温度范围应采取保温或缓升的工艺措施，在装炉量较大时也应采取缓升的措施，以保证升温过程必要的真空度。    惰性气体保护时，惰性气体的流量应保证良好的驱气效果和工件、钎料的良好的保护状态，在保证保护效果的前提下，应采用相对较小的气流量。