管接头火焰钎焊

子任务三　管接头火焰钎焊

目标要求

1.了解管接头钎焊的装配方法。

2.熟悉钎料和钎剂的选择方法。

3.保持均匀加热，控制钎焊温度，掌握钎焊操作技术。

一、任务

任务单如图2.22所示。

图2.22

二、任务准备

(1)设备及工具：与薄板气焊所用设备及工具相同。

(2)焊炬：H01—6型，2号焊嘴。

(3)辅助工具：透针、扳手及钢丝刷。

(4)防护用品：护目镜、工作服、皮手套、胶鞋、口罩等。

(5)焊件：低碳钢管件接头一组，见图2.23。

图2.23

1—导管；2—管接接头

(6)钎料和钎剂：丝状钎料B—Cu62Zn，直径2mm。钎剂为硼酸75％、硼砂25％的混合物。

三、任务相关知识

钎焊是利用熔点比母材低的钎料和母材一同加热，在母材不熔化的情况下，钎料熔化并润湿及填充两母材连接处的间隙形成钎缝，在钎缝中，钎料和母材相互溶解和扩散，从而得到牢固结合的一种特殊焊接方法。使用可燃气体(或压缩空气)混合燃烧的火焰作为热源的一种钎焊方法称为火焰钎焊，见图2.24所示。

图2.24

1—导管；2—套接接头；3—工作平台

1.设备

氧乙炔火焰钎焊时所用设备和工具与气焊相同。可以利用普通的气焊焊炬，也可以采用专门钎焊的焊炬。

2.钎料与钎剂

(l)钎料。钎焊时作为形成钎缝的填充金属材料称作钎料。钎料应具有合适的熔点(一般应低于被焊金属熔点几十摄氏度以上)，与钎焊金属有良好的溶解和相互扩散作用，能很好地润湿被钎焊的金属，并易于填充钎缝的间隙。

(2)钎剂。主要作用是清除钎焊焊件和液态钎料表面的氧化膜，保护钎焊金属和钎料加热过程中不再继续氧化，以及改善钎料对钎焊金属表面的润湿性。钎焊各种材料时常用的钎料和钎剂，见表2.3，可供选用时参考。

表2.3　钎焊常用的钎料和钎剂

3.接头形式与钎焊间隙

(1)接头形式。钎焊接头形式见图2.25。其中对接接头强度低，斜接接头制作复杂，因此一般较少采用。常用的是搭接接头、套接接头、T形接头、卷边接头等，这些接头的接触面积与搭接长度有关。搭接长度愈长，接触面积愈大，接头所能承受的力也愈大。但搭接长度过大时，钎料无法填满整个间隙。因此，应根据被钎焊金属的厚度和要求，以及工作条件来选定接头的搭接长度。

图2.25　钎焊接头的形式

(a)对接接头；(b)斜接接头；(c)搭接接头；(d)T形接头；(e)卷边接头；(f)套接接头

(2)钎焊间隙。在设计钎焊接头时，正确选择间隙大小是决定钎缝的致密性和强度的重要因素。间隙太小，由于接触表面不均匀，会妨碍钎料的流入；反之，则破坏钎料的毛细管作用，使得钎料不能填满接头间隙。表2.4为推荐的常用金属材料钎焊接头的间隙。

表2.4　常用材料钎焊接头间隙

4.焊前焊件的表面处理和装配

(1)焊前的表面处理。钎焊前焊件的表面处理包括去油、除氧化膜及焊件表面镀覆镀层。焊件表面镀覆镀层是为了改善钎料对某些基体材料表面的润湿性，防止焊件材料在钎焊过程中被严重氧化及钎料形成脆性化合物。

(2)钎焊接头的固定。钎焊接头在钎焊过程中，特别是钎料开始流动时，必须保持设计的正确位置，并保证其要求的间隙。为此，在钎焊装配时要用各种方法固定工件，如紧配合、点焊、铆焊及夹具定位等。图2.26为典型接头的固定方法。

图2.26

(3)钎料的预置和定位。钎料的放置应保证使钎料和钎焊金属加热温度均匀，并尽可能使钎料在钎焊过程中依靠重力流入接头。钎料从安放位置流动的距离一般应不大于5mm，否则钎缝不易完全填满。钎料流入间隙的方向应对钎缝中的气体或钎剂的排出有利，图2.27为闭合接头的结构，可以开气孔解决。

图2.27

(a)无排气孔，不好；(b)有排气孔，良好

钎料通常为丝状、薄片状及粉状，有时还可以是双金属钎焊板。对于粉末状钎料，可以加适当的黏结剂调成膏状使用。图2.28为钎料在接头上安置的三种形式。

5.焊后清理

钎焊后，残留的钎剂和钎焊过程中的反应生成物(即熔渣)绝大部分都对钎焊接头有腐蚀作用，因此必须及时彻底清除，一般应在钎焊后10分钟内进行清理。含松香的钎剂不溶于水，可用异丙醇、酒精、汽油、三氯乙烯等溶剂清除。对于有机酸和盐类组成的钎剂，因溶于水可将焊件放在热水中煮洗。若用凡士林调制的膏状钎剂，则用有机溶剂脱除，但用凡士林制成的焊锡膏中有氯化锌，应先用有机溶剂清除接头表面油脂，然后用热水煮洗。碳钢钎焊时用的硼砂、硼酸钎剂，钎焊后成玻璃状，很难溶于水去除，应用吹砂机等机械方法清除，或在70～90℃的2％～3％的重铬酸钾溶液中进行较长时间的浸洗去除。

图2.28

四、任务实施

(1)焊前清理。低碳钢管件可用细纱布(0号)，沿接口周围仔细打磨待焊件表面呈现金属光泽，然后用毛刷或脱脂棉蘸酒精清洗接口表面；钎料可用15％～20％硫酸铵水溶液在室温下进行清洗，或者在12.5％硫酸中加1％～3％的硫酸钠水溶液于30～77℃中进行清洗。

(2)装配及定位焊。清理好的管件按图纸规定要求和尺寸装配好。单个接头可直接置于工作台上。多个接头的管件钎焊时需保证各接头之间的相对位置，保持管件的单边间隙为0.05～0.1mm，应用专用的夹具装配。用轻微的碳化焰进行定位焊。一般直径20mm以下的接头只定位钎焊1点，直径20mm以上的接头可沿周围均匀分布定位钎焊2～3点。

(3)钎焊。采用中性焰或轻微的碳化焰进行钎焊。钎焊时，火焰焰心距离钎焊件表面15～20mm，用火焰的外焰对接头进行加热。在加热管接头过程中，要将焊炬沿接头的搭接部分作上下摆动，使整个焊件加热均匀。当接头表面呈现橘红色时，用钎料蘸上钎剂，沿钎接处涂抹，钎剂即开始熔化流动，并填满间隙，随即加入钎料。若加热温度不足，则液态钎料流动性差，间隙中的钎剂不能及时排出，从而形成钎缝中的钎剂夹渣。若加热温度太高，超出钎焊温度太多，则钎料中的锌蒸发剧烈，引起钎缝中产生气孔。因此，钎焊操作中均匀加热，并控制钎焊温度对于保证钎焊质量十分重要。钎料加入后，用外焰前后移动加热焊件搭接部分(火焰不能直接指向钎缝)，见图2.29，使钎料均匀地渗入钎焊间隙。如发现钎料不能形成饱满的圆根时，可以再加些钎料到钎缝处，使火焰继续沿管件圆周均匀加热，以便钎料均匀铺开，直到整个钎缝形成饱满的圆根为止。此后，还要再用火焰沿钎缝加热两遍，这样做的目的是有利于钎缝中气体的排出。然后慢慢将火焰移开。

图2.29

(4)焊后清理。钎焊后的熔渣应及时地彻底清除。

五、任务分配

焊件：低碳钢管件接头一组，按图2.22要求练习。

钎料和钎剂：丝状钎料B—Cu62Zn，直径2mm；钎剂为硼酸75％、硼砂25％的混合物。

单件工时：60min。

六、任务检测与评价

七、任务总结(任务质量分析)

钎焊过程中接触的化学溶液较多，应严格遵守使用和保管有关化学溶液的规定。钎焊过程中要防止锌、铅等蒸气及氟化氢的毒害。凡使用含锌、铅等钎料及氟化物钎剂进行钎焊时，应在通风流畅的条件下进行，操作时要带防护口罩。凡钎焊工作区域空间高度低于5m或在妨碍对流通风的场合进行钎焊时，必须安装通风装置，以防有毒物质积聚。清理后的管件，严禁用手触摸接口表面的待焊处，并应在4h之内进行钎焊。碳钢管件的单边间隙为0.05～0.1mm。如果间隙较大，应使四周间隙均匀，防止单边间隙过大。若不能保证间隙均匀，出现单边间隙过大时，可向间隙内塞薄铜皮，然后再进行焊接。钎焊结束后，1h内不允许移动焊件(因熔化的钎料未完全凝固)，以防止钎缝开裂和接头相对位置的变动。

八、复习思考题

(1)钎料、钎剂的作用有哪些?

(2)钎焊的接头形式有哪些?最常用的接头形式是哪种?

(3)为什么焊前对焊件和钎料要进行清理?

(4)怎样才能获得质量优良的钎焊接头?