浸漬釺焊

浸漬釺焊，也叫液體介質中釺焊，它是把焊件局部或整體浸入鹽、混合物溶液或釺料溶液中，依靠這些液體介質的熱量來實現釺焊的過程。浸漬釺焊使用的液體介質不同而分為兩類，鹽浴釺焊和熔化釺料中浸沾釺焊。

基本介紹

• 中文名：浸漬釺焊
• 外文名：Dip soldering
• 別稱：液體介質中釺焊
• 類型：釺焊
• 分類：鹽浴釺焊和熔化釺料中浸沾釺焊
• 學科：冶金工程

簡介

浸漬釺焊由於液體介質的熱量大導熱快，能迅速而均勻地加熱焊接，釺焊過程是持續的，時間一般不超過2分鐘，因此生產效率高，焊件變形，晶粒大小和脫碳等現象都不顯著。焊接過程中液體介質不僅隔絕空氣，而且保護焊件不受氧化，並且溶液溫度能精確地控制在 /-5度範圍內，因此，釺焊過程容易實現機械化，有時，釺焊的同時，還能完成淬火，滲碳，軟化等熱處理過程，由於這些特點，工業上廣泛使用它釺焊各種合金。

浸沾釺焊的缺點是耗電多、熔鹽蒸氣污染嚴重、勞動條件差。

浸沾釺焊分為鹽浴釺焊和金屬浴釺焊兩種。鹽浴釺焊時所用的鹽類，多含有氯化物、氟化物和氰化物，它們在釺焊加熱過程中會嚴重地揮發出有毒氣體。另外在釺料中又含有揮發性金屬，如鋅、鎘、鈹等，這些金屬蒸氣對人體十分有害，如鈹蒸氣甚至有劇毒。在軟釺焊中所含的有機溶液蒸發出來的氣體對人體也十分有害。因此，對上述這些有害氣體和金屬蒸氣，必須採取有效的通風措施進行排除。

另外，在浸沾釺焊過程中，特別重要的是必須把浸入鹽浴槽中的焊件徹底烘乾，不得在焊件上留有水分，否則當浸入鹽浴槽時，瞬間即可產生大量蒸氣，使溶液飛濺，發生劇烈爆炸，造成嚴重的火災和燒傷人體，在向鹽浴槽中添加釺劑時，也必須事先把釺劑充分烘乾，否則也會引發爆炸。

ATR密閉機箱是軍用電子裝備的重要組成部分根據工作環境的需要，要求機箱具有優良的傳導散熱性能和電磁禁止功能，適應防濕熱、鹽霧和黴菌等環境要求機箱零件表面採用導電氧化，整機噴三防漆，採用全密封設計保證產品防濕熱、防鹽霧和防黴菌等要求，以適應惡劣的軍用環境機箱的側壁設計為內藏散熱翅片的釺焊結構，極大地增加了機箱表面的散熱面積對於熱功率較大的設備，根據具體的套用環境，採用風冷和液冷等強制冷卻方式，從而為機箱內的電子設備提供良好的溫度環境。

鹽浴釺焊具有生產效率高，爐溫均勻性好，焊接過程溫度穩定性高，傳熱均勻，熔化的釺劑對工件氧化物的清理作用強，晶粒長大現象不顯著，釘焊過程中液體介質隔絕空氣避免工件氧化，焊料流動性好，焊縫強度高，成形美觀、飽滿，焊接效率高等一系列優點ATR機箱普遍為樞架式結構，組成機箱的零件相互嵌合，焊接面積大在焊接過程中，機箱易變形、釺料易流失和不易保證氣密性等問題，是造成焊接工藝的瓶頸。

焊接設備和材料

(1)焊接設備:RDMGS-100-6鹽浴爐;RJJ-60-6預熱爐;NDRS氫弧點固機:ET6800氯離子測量儀。

(2)焊接材料:LF21。

(3)釺料:GWLHL81-OI ;焊劑ALU-BRAZE 860AF LC。

焊接特點、清洗和焊接工藝試驗

由於鋁合金對氧的親合力極大，表面極易生成一層Al2O3氧化膜，熔點很高( 2050℃) ,緻密而穩定，比較難以去除例如，在500 - 600℃的釺焊溫度下Al2O3氧化膜的厚度達到(1000一2000 ) x 10 -8 mm，阻礙釺料同釺焊金屬的潤濕和結合，成為釺焊時的主要困難之一為了保證焊接質量，試驗過程加強了焊前清洗的控制 釺焊前需要仔細清洗焊件，目的是將焊件表面的油漬及厚氧化膜去除具體作法是將所有焊接件先在加緩蝕劑的60℃Na2CO3溶液中煮洗，然後在40℃NaOH溶液中煮洗，再用清水清洗，酸中和光澤處理，並用純水漂洗後進行烘乾。

箱體的裝配及焊接工藝流程:清→裝夾焊料→裝配→預熱→鹽浴釺焊→焊後清洗。 為獲得鹽浴釺焊工藝參數，我們進行了T形接頭焊接試驗。通過反覆試驗工藝參數，將焊縫成形較好的T形接頭試件作為最佳化的工藝參數。然後在此基礎上，進行了翅片加蓋板的焊接試驗，最佳化後的預熱溫度為500一540℃，保溫2一5min;焊接溫度為600一610℃ ,焊接持續時間為5一10min。

預熱的目的:首先當組件浸人鹽浴時，預熱可使熱鹽溫度衝擊造成的焊接組件變形減到最小;其次，預熱能減少組件對鹽浴池的冷卻作用。焊接時應儘可能保證密閉通道內空氣排出，防止空氣被封閉在空腔內阻礙熔鹽潤濕所有待釺表面。一旦焊接完成，就必須將所有殘留在組件上的鹽傾倒乾淨，以方便後道工序的清洗。

鹽浴鋁釺焊的加熱介質是液體熔鹽，其主要組成分為兩部分:一是鹼金屬或鹼土金屬鹵化物的混合鹽，稱為熔鹽基質;二是含氟的共晶鹽。前者起到維護熔鹽基本熔點和粘度的作用，而後者是去除鋁氧化膜的關鍵成分。鹽浴鋁釺焊過程中氧化膜的去除是一個綜合的過程。其中氟化物釺劑是必不可少的去膜成分。氟化物釺劑在釺焊過程中依靠溶脹作用使氧化膜強度下降，同時氧化劑的存在降低了金屬的表面張力使釺料易於鋪展。

工裝設計製造

鋁合金釺焊一般要加熱到600℃左右，在這個過程中，工件極易變形，尺寸精度不易保證。鋁合金釺焊夾具材料一般採用具有耐腐蝕和高溫強度的不鏽鋼材料。採用不鏽鋼夾具材料時，由於不鏽鋼和鋁合金的熱膨脹係數不同，LF21的熱膨脹係數為25 x 10-6/℃。

1 Cr18Ni9Ti的熱膨脹係數為18 x 10-6/℃。工件從25℃加熱到600℃時，當所限尺寸為290mm(機箱寬度)時，鋁合金與不鏽鋼的膨脹量差為1. 18mm;當所限制尺寸為460mm(機箱長度)時，膨脹量差為1. 88mm。在釺焊時，由於不鏽鋼的剛性遠大於鋁合金，夾具在剛性固定時鋁合金會產生變形。另外，工件在加熱和冷卻過程中由於速度不均勻也會產生變形。夾具設計時根據工件的不同要求，在保證夾具支撐面平面度和剛性的條件下，在定位處採用不鏽鋼彈簧支撐，避免剛性定位。

由於夾具的剛性遠大於鋁合金，為了降低工件的冷卻速度，設計一個冷卻罩。在工件出爐後立即罩上，使工件與冷空氣熱交換減少，達到使工件均勻冷卻，減少變形的目的。

鹽浴釺焊夾具一方面要求抗腐蝕性強;另一方面要求自身重量輕，以減少夾具熱容量對鹽池溫度的影響和高溫下自重太大產生的變形。工裝設計採用了25mm x25mm x 3mm的方形1Cr18Ni9Ti不鏽鋼管，彈簧採用了高溫耐腐蝕、高彈性材料，並對機箱夾具進行了多次局部結構的改進。改進後的夾具採用了電火花加工，改善了焊接件在夾具中裝配的平面度和垂直度，改善了機箱的成形。

焊縫強度拉伸試驗

為了確定鹽浴焊後的焊縫強度，我們按GB 11363-1989製作拉伸試樣。焊接試樣的材料為LF21-R，按最佳化後的工藝參數進行焊接，並按拉伸試樣最終尺寸進行加工，焊縫強度滿足要求，可以用於產品焊接。

環境試驗

為了充分暴露鹽浴釺焊後焊縫潛在的缺陷，便於分析，從而採取有效的糾正措施，使ATR機箱滿足雷達的使用要求，我們對焊後的工件和試樣進行了溫度環試驗、隨機振動試驗和濕熱試驗。

總結

鹽浴浸漬釺焊的關鍵是彈性裝夾夾具的設計與焊接參數的分析。因此要求焊接夾具耐蝕、輕質、剛性好，熔鹽經過充分的脫水，以保證裝配釺縫間隙等。通過對機箱的工藝過程實施，ATR箱體已加工成功，現已進人批量生產階段。機箱焊縫成形良好，工藝過程穩定，為鋁合金框架類零件的加工、裝配開闢了全新的局面。其主要優點是釺焊質量高，尤其是那些尺寸大、結構複雜的零件，並對類似零件的設計加工有很大的參考價值。