1.真空釬焊操作及工藝過程的監(jiān)控
真空釬焊的加熱操作過程是執(zhí)行工藝參數(shù),獲得釬焊接頭的決定性工藝過程,根據(jù)釬焊工藝方法的不同主要分為過程可便于觀察調整的手工操作過程(如火焰釬焊、烙鐵釬焊等)和過程難于觀察調整的自動釬焊過程(如爐中釬焊、自動釬焊等)。手工釬焊時,工藝過程完成的好壞與操作工人的技術水平和熟練程度密切相關。手工釬焊時應采取必要的措施保證釬焊部位的均勻加熱,并盡可能防止母材和釬料的過分氧化。火焰釬焊時,應將火焰調節(jié)成還原性焰,用內焰或外焰加熱工件。加熱時應注意讓火焰移動并側重加熱材料較厚的一側,保證釬焊部位的均勻升溫,避免對小件的長時間直接加熱,以免產生局部過熱。采用時時送進的釬料添加方式時,在加熱過程中用釬料接觸工件的方法測試加熱溫度,加熱到溫后添加釬料。手工釬焊一般不采用儀表測溫,釬焊加熱過程中觀測釬料熔化并形成釬縫后撤離熱源。為避免冷卻過快可能造成的開裂,有時釬焊冷卻時需采用輔助加熱的方法,使工件慢慢冷卻。
自動釬焊時,釬焊過程成功的關鍵在于正確的裝爐操作和工藝參數(shù)的準確執(zhí)行。爐中釬焊裝爐時,需保證被釬焊工件能夠均勻地接受輻射,避免輻射過于密集。釬焊過程采用合格有效的監(jiān)控儀表對加熱溫度、時間、真空度等主要工藝參數(shù)進行測量和控制。由于受工件尺寸及不均勻輻射的影響,釬焊爐內的溫度存在不均勻性,有時溫度差別甚至達到幾百度,因此溫度測量時熱電偶的放置位置非常重要,在條件允許時應將熱電偶放置在與工件良好接觸部位或插人工件內部。在不能對工件直接測溫時,應通過試驗確定所測溫度與工件實際溫度的差別,并依此調整需控制的釬焊溫度參數(shù)。
1.1 真空釬焊后處理
經釬焊后的零件,在投入使用前還必須根據(jù)技術指標及其他要求進行相應的處理;包括釬劑殘渣清除、阻流劑清除及焊后熱處理等。
1.2 殘余釬劑的去除
大多數(shù)釬劑對釬焊接頭和工件具有腐蝕作用,影響零件的使用壽命,同時也會妨礙對釬縫質量的檢查,影響零件外觀質量,因此釬焊后必須將其清除干凈。釬劑清除的方法主要有水洗、化學清洗和機械清理三種。因釬劑的種類和性質不同,清除釬劑的方法也不同。
對于水溶性軟釬劑,如水溶性有機軟釬劑和無機酸類軟釬劑,可用熱水洗滌的方法去除。對于由凡士林調成的膏狀釬劑、活性松香類釬劑等,應采用有機溶液進行清除,常用的有機溶液包括酒精、異丙醇、汽油、三氯乙烯等。對于無機鹽類軟釬劑產生的不溶于水的釬劑殘渣(含有氯化鋅),可先用體積分數(shù)為2%的鹽酸溶液洗滌,再用氫氧化鈉水溶液中和,用熱水和冷水洗凈。對于難清洗的軟釬劑殘渣,有時需采用復合清洗的方式去除。
硼砂-硼酸的釬劑殘渣呈玻璃狀粘在接頭的表面,很難去除,一般采用機械方法去除,如噴砂等。較簡便的方法是將釬焊完的工件在熱態(tài)下直接放入水中,因膨脹系數(shù)不同使釬劑開裂而去除。但這種方法不適合對熱沖擊敏感的接頭。另外,還可將工件放置在溫度為70~90℃,質量分數(shù)為2%~30%的重鉻酸鉀溶液中長時間浸泡去除。
含氟化物的硬釬劑殘渣也較難去除。釬劑中含氟化鈣時,可先在沸水中清洗10~15min,然后在120~140℃,成分為300~500g/L的氫氧化鈉和50~80g/L的氟化鈉的水溶液中長時間浸煮去除。釬劑中含有較多氟硼酸鉀或氟化鉀時,不會形成玻璃狀殘渣,可用水煮或在體積分數(shù)為10%的檸檬酸熱水中浸泡去除。
鋁用硬釬劑尤其是氯化物釬劑腐蝕性強,應徹底去除??蓪釕B(tài)工件放入冷水中,借助急冷使釬劑殘渣脫落,但易引起工件變形或開裂,應慎重使用。可用下述方法進行去除,先在60~80℃的熱水中浸泡l0min,用毛刷仔細清洗殘渣,然后用冷水沖洗,再用體積分數(shù)為15%的硝酸水溶液浸泡30min,用冷水沖洗干凈。
對于鋁用氟化物釬劑,其殘渣的清除方法可按下述方法進行:將工件放在體積分數(shù)為7%的草酸和體積分數(shù)為7%的硝酸組成的水溶液中,先用毛尉仔細清洗釬縫,再浸泡90min,用冷水沖洗干凈。
1.3 阻流劑的去除
焊件上的阻流劑多數(shù)情況下可以采用機械方法進行清除,如采用擦洗、壓縮空氣吹、水洗或超聲波水洗等方法去除,或采用毛刷、金屬絲刷等方法去除。若阻流劑與母材表面存在相互作用時,可用熱硝酸—氫氟酸浸洗去除。但若釬料中含有Cu或Ag時,應避免采用上述方法,這時可用濃的氫氧化鈉溶液清洗去除。采用化學方法去除阻流劑后,必須用清水將殘余酸、堿徹底沖洗掉。
釬焊后熱處理的目的是提高釬焊件的整體性能水平,包括提高母材本身性能和提高接頭性能兩個方面。由于釬焊熱循環(huán)常常伴隨母材性能的降低,釬焊后熱處理經常是為恢復母材的性能而進行的。在安排為強化母材本身而進行的熱處理時,如有可能應選擇釬焊溫度合適的釬料,使釬焊過程和熱處理過程可以在同一次熱循環(huán)中完成,以提高生產效率。若釬焊后安排單獨的熱處理,則熱處理溫度應在釬料重熔的溫度以下進行,以免釬縫開裂。如有必要應采用合適的熱處理工裝以防止釬縫開裂和工件變形。
為改善或提高接頭性能而進行的熱處理主要有兩類:一是改善接頭組織而進行的擴散處理,二是為消除殘余應力而進行的退火處理。擴散處理常與釬焊過程在同一個熱循環(huán)中一起完成,或單獨進行擴散處理。采用非真空的單獨的擴散處理時,處理溫度應控制在釬料的固相線溫度以下。
1.5冷卻氣體含水量、含氧量的控制:(不超過3ppm)、含氧量(不超過3ppm)、冷卻氣體含水量、含氧量如果超標產品外觀的顏色會變化。
1.6 在真空釬焊工程中,工件主要靠熱輻射進行加熱。而真空釬焊爐的加熱器通過輻射傳熱。輻射傳熱有其特有的規(guī)律,即斯蒂芬玻爾茲曼定律,說明在相同情況下真空釬焊爐內升溫速度要較其他加熱方式慢很多。真空釬焊時,應盡可能緩慢加熱,以使需要真空釬焊的產品內外溫度保持一致,否則直接影響真空釬焊質量。對工業(yè)化生產中的產品一般預熱幾個升溫曲線、保溫,以及停止加熱,然后進入降溫程序,真空釬焊是既能實現(xiàn)上述目的又能提高生產效率的行之有效的工藝流程,其中真空釬焊溫度以及真空釬焊保溫時間是影響真空釬焊質量的關鍵。真空釬焊的工藝參數(shù)主要有:真空度、加熱速率、穩(wěn)定溫度及時間、真空釬焊溫度、看釬焊保溫時間、冷卻速率、出爐溫度等。它們都直接影響釬料填縫和釬料與基材金屬的相互作用過程,對真空釬焊接頭的質量具有決定性作用。因此,必須經過工藝試驗進行選定。一般要求鋁基釬料釬焊時熱態(tài)工作真空度不大于3.5×10-3Pa;推薦鋁及鋁合金,小、薄組件,低應力裝配時加熱速率6℃/min~8℃/min,大、厚組件,高應力裝配組件加熱速率4℃/min~5℃/min;真空釬焊溫度和保持時間與組件結構、壁厚、材料傳熱性質有關。真空釬焊溫度選為高于鋁基釬料液相線溫度30℃~80℃之間效果較好;保溫時間的長短受零件和工裝的熱容量的影響,熱容量大保溫時間長些,不同的零件和裝爐量的真空釬焊需要實驗篩選出真空釬焊保溫時間。鋁及鋁合金可選擇自然隨爐冷卻或強制充氣冷卻,當采用向爐內充入氣體冷卻工件時,必須先將工件自然冷卻至400℃以下,真空釬焊爐充氣壓力可稍高于釬焊材料的揮發(fā)平衡壓力,如鋁及鋁合金充入氮氣的壓力為1.2Pa~1.3Pa。
真空釬縫不致密缺陷產生的原因