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第1章 钎焊 绪论

发布日期:2021-02-15 11:45 作者:赌钱网址 点击:

  第1章 钎焊 绪论_工学_高等教育_教育专区。1.1 钎焊及特点 1.2 钎焊分类 1.3 钎焊的发展及应用

  钎焊 1 课程安排 ? 1 本课程根据教学大纲计划安排24学时,讲 授24学时; ? 2 本课程为考查课,成绩采用平时 (50%) +期末考核(50%)进行综合评定; ? 3 教材:《钎焊》,主编:朱艳, 哈尔滨 工业大学出版社,2012。 ? 参考书《钎焊》,邹僖主编,第二版,机 械工业出版社,1989 2 主要内容 ? 第1章 绪论; ? 第2章 钎焊原理; ? 第3章 钎焊方法及设备 ? 第4章 钎料 ? 第5章 钎剂 ? 第6章 钎焊接头设计及钎焊工艺 ? 第7章 常用金属材料的钎焊 3 主要内容 ? 第8章 硬质合金的钎焊; ? 第9章 金属与非金属的钎焊; ? 第10章 复合材料的钎焊; ? 第11章 钎焊缺陷及检验 ? 第12章 钎焊操作中的安全与防护 4 钎焊的基本概念、特征 ? 钎焊定义: 借助于比母材熔点低的液态钎料填满固 态母材间的间隙,并相互扩散形成结合的一 类连接材料的方法。 ? 钎焊特征: ? (1)钎料熔点低于母材,钎焊时母材不熔化; ? (2)钎料与母材的成分有很大差别; 5 钎焊的基本概念、特征和应用 ? (3)熔化的钎料靠润湿和毛细作用吸 入并保持在母材间隙内; ? (4)依靠液态钎料与固体母材的相互 扩散而形成冶金结合。 ? 钎焊是最古老的焊接方法-几千年前 ? 钎焊应用于最尖端的产品制造-微电子 器件 ? 钎焊是研究最落后的焊接方法-系统性 和理论 6 ? 生产活动是人类社会生存和发展必须的; ? 所有生产活动都是为人类社会消费服务的; ? 生产技术是提高生产质量、生产效率,减低生 产成本的重要工具; ? 焊接是重要的连接生产制造技术; ? 钎焊是三大焊接技术之一,也是最古老的焊接 技术,历经几千年足见其生命力之旺盛。 ? 由于其应用的广泛性,机械制造业必须掌握 7 钎焊具有的特点 优点: ? 1)钎焊的温度低于母材,对母材的组织性能 影响小; ? 2)应力与变形小,适合于高精度、复杂零部 件或结构的连接; ? 3)生产率高,诸多连接缝可一次完成; ? 4)广泛的适用性,可焊金属、非金属及异种 金属; ? 5)接头表面质量好。 8 钎焊具有的特点及选择 缺点: ? 1)接头强度较低,耐热性差; ? 2)多用搭接接头,浪费金属,增加结构重 量,易产生应力集中; ? 3)焊前准备要求高,特别是表面质量及装 配接头间隙; ? 4)个别钎焊工艺方法设备投资大,费用高。 综合零件材料、使用性能、生产成本及效率进行选择 9 钎焊方法的分类 1)按钎料熔点分 低于450℃ 软钎焊 Soldering 高于450℃ 硬钎焊 Brazing 2)按钎焊温度分 高温钎焊、中温钎焊、低温钎焊。 (相对) 高于800℃为高温钎焊;550~800℃为中温钎焊;低于 500℃为低温钎焊。 3)按热源种类分 火焰钎焊、烙铁钎焊、炉中钎焊、感应钎焊、电阻钎焊 4) 按环境介质及去除母材表面氧化膜的方式分 有钎剂钎焊、无钎剂钎焊、自钎剂钎焊、刮擦钎焊、气体保护 钎焊、线 绪论 ? 我国早在青铜器时代已经出现了采用钎焊 进行连接的物件; ? 1637年明代宋应星所著《天工开物》中有 “中华小钎用白铜末,大钎则竭力挥锤而 强合之”的记载; (小钎即钎焊,大钎为锻 焊) 11 焊接技术的历史与发展 ? 连接技术是伴随着材料的应用而产生的。 在人类还只能使用天然材料时,就产生了 捆绑、镶嵌、缝纫等连接技术。 ? 当人类可以制造材料后,现代意义上的连 接技术就开始萌生了。 ? 除机械方法以外,钎焊或许是最古老的连 接金属的技术。 5500年前用锡钎焊银摆设(古埃及) 12 焊接技术的历史与发展 ? 5000年前用锡钎焊铜钵的银把手(古埃及) ? 5000年前用银钎料钎焊的管子(古埃及) ? 4000年前用金钎料钎焊的护符盒(古埃及) ? 公元前5世纪用锡铅钎料镶嵌皇冠上的珠宝首 饰等(中国) ? 公元79年被火山爆发埋没的庞贝城中有用锡 铅钎料钎焊的家用铅制水管(古罗马) 13 焊接技术的历史与发展 14 焊接技术的历史与发展 ---- 中钎 的焊 应技 用 术 在 复 微 波 波 杂 结 构 导制 组造 件 15 ---- 焊接技术的历史与发展 中钎 的焊 应技 用术 在 空 固间 态系 陀统 螺制 造 16 ---- 焊接技术的历史与发展 中钎 的焊 应技 用术 在 空 微间 型系 气统 象制 站造 17 钎焊技术在电子产品制造中的应用 印 制 电 路 温度传感 板 器 湿 度 传 感 器 18 第2章 钎焊原理 第2章 钎焊原理 §2.1 钎料的润湿与铺展过程 润湿是指由固-液相界面来取代固-气相界面, 从而使体系的自由能降低的过程。即将液滴置于 固体表面,若液滴和固体界面的变化能使液-固体 系自由能降低,则液滴能很好润湿固相表面并铺 展开。 固、液、气之间的界面张力决定了液态钎料在 母材上的润湿与铺展行为。 §2.1.1 界面润湿性 θ- 接触角(润湿角),其大小表征了体系润湿 铺展的强弱。钎焊时一般希望θ< 20。。 §2.1.1 界面润湿性 §1.1.2 毛细流动 当将两互相平行的金属 板垂直插入液态钎料中 时,假设平行金属板无 限大,钎料量无限多,由 于存在毛细作用,如果 钎料可以润湿金属板, 则会出现图(a)所示的 情形,否则,则会出现图 (b)的情形。 §2.1.1 界面润湿性 ? 液态钎料在毛细作用下的流动速度: ? V =σlg a cosθ/4ηh ? = a(σsg - σsl)/4ηh ? cosθ↑,η↓,则V↑; ? V ∝ 1/h ,刚开始V大,随着h 的增加,而逐 ? 渐变慢,所以,为填满间隙,必须有足够的保 ? 温时间。 钎焊接头设计 (1)钎焊接头形式 钎焊接头形式较多,但常使用的有搭接、对接、 斜接及T形接等四种基本形式。 搭接的接头强度最高,其次是斜接,最差的是对 接,所以承受载荷的零件,一般用搭接。对接只有在 承受很小的厚壁构件中才采用。薄壁零件钎焊时,可 采用锁边接头以提高接头强度及密封性。 24 (2)搭接长度 搭接接头是钎焊常用接头,为了保证钎焊搭接 接头与母材具有相等的承载能力,理论上可按下式 计算搭接长度L L ?? ?b ? ?? 在生产实践中,搭接长度通常为钎焊金属厚度3 倍以上,但却较少超过15mm。因为搭接长度超过 15mm以上时,在钎焊操作时很难获得完美的钎缝。 25 (3)接头的装配间隙 钎焊是靠毛细作用使液态钎料填满间隙的,因 此必须正确选择接头的间隙。间隙的大小很大程度 上影响钎缝的致密性和接头强度。间隙太小,妨碍 钎料流入,造成钎缝内夹渣或未钎透;间隙过大, 破坏钎缝的毛细作用,钎料不能填满间隙。 26 (二)钎焊前焊件的表面处理和装配 (1)焊件的表面处理 焊件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改善钎 料对某些基体材料表面的润湿性,为防止焊件材料在 钎焊过程中被严重氧化及钎料形成脆性化合物。 27 (2)钎焊接头的固定 设计钎焊接头时必须考虑使焊前零件的装配与定 位简便而又准确。 对于尺寸较大结构复杂的零件,一般采用专用夹 具来定位与夹紧。这时接头设计不受限制,而对夹具 则有较高的要求,如耐高温,抗氧化,具有足够的强 度和刚性等。 28 (3)钎料的预置和定位 在接头设计时就必须确定用什么形状的钎料,以 什么方式和方法向接头间隙进给钎料。通常气体火焰 钎焊和烙铁钎焊钎料是在钎焊时进给的,其它钎焊方 法一般都是预先把钎料安置在接头上。 29 (三)对钎料的要求及钎料的分类 1. 对钎料的要求 钎焊时用的填充金属称钎料。由于焊件是依靠熔 化的钎料凝固后而被连接起来的。因此,钎焊接头的 质量与性能在很大程度上取决于钎料。 30 为了满足工艺要求和获得高质量的钎焊接头,钎 料必须满足下列基本要求: 1) 应具有合适的熔点。钎料的熔点至少应比母材的熔点 低40~50℃。若两者熔点太接近,则钎焊过程不易控 制,甚至可能引起母材过热或局部熔化。 2) 应具有良好的润湿性,能充分填满接头间隙。 3)与母材的物理化学作用应保证它们之间形成牢固的结 合。 4)成分稳定,尽量减少钎焊温度下元素的损耗;少用或 不用稀贵金属。 5) 满足钎焊接头物理、化学和力学性能的要求。 31 2. 钎料的分类 钎料按其熔化温度范围分为软钎料和硬钎料。 前者熔点在450℃以下,后者熔点在450℃以上。 又根据组成钎料的主要元素把这两类又细分为 各种基的钎料。 软钎料有:铋基、铟基、锡基、铅基、镉基、 锌基等钎料。 硬钎料有:铝基、银基、铜基、锰基、镍基、 金基、钛基等钎料。 3.钎料的型号 32 (四)钎剂 钎焊时使用的熔剂称钎剂(钎焊焊剂)。它是保 证钎焊过程顺利进行和获得致密接头不可缺少的焊接 材料之一。 1. 钎剂的作用: 钎剂在钎焊过程中的作用: 1) 清除钎料和母材表面的氧化物; 2) 保护焊件和液态钎料在钎焊过程中免受氧化; 3) 改善液态钎料对焊件的润湿性。 33 2. 对钎剂的要求 1) 钎剂应能很好地溶解或破坏钎焊件和钎料表面的氧 化膜; 2) 钎剂的熔点和最低活化温度应稍低于(约低10~30℃) 钎料的熔化温度; 3) 在钎焊温度下应粘度小,流动性好,能很好地润湿 钎焊金属和减小液态钎料的界面张力。 4) 钎剂及其清除氧化物后的生成物,密度小,有利于 浮在表面呈薄层覆盖住钎料和钎焊金属,有效地隔 绝空气,同时也易于排除,不致在钎缝中成为夹渣。 5) 钎剂及其残渣对钎焊金属和钎缝的腐蚀性要小,其 挥发物的毒性小。 34 3. 钎剂的分类 钎剂的分类方法很多,通常分为:软钎剂、硬钎 剂、铝合金钎剂及气体钎剂等。 不同的方法,要使用不同的钎剂。 35

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