[发明专利]金属零部件的感应钎焊焊接方法

说明书

技术领域

本发明属于感应焊接技术领域，涉及一种金属零部件的感应钎焊焊接方法。

背景技术

感应钎焊是集电、磁、热、相变、力学、焊接学、金属学等相互综合作用的结果，现有理论各自从自身的原理独立解释其机理，感应加热工程设计和计算理论存在许多不足之处，至今没有一个完整耦合理论能够用数学的方法来精确定量定性的耦合该加热物理过程。

目前国际上流行的理论研究做法是，针对特定产品利用各种测温仪器测出时间温度曲线和高速放大摄像机记录感应钎焊过程，然后利用有限差异法（FDM）、有限单元法（FEM）、体积积分法（VIM）和边界单元法（BEM）等方法，在专用计算机的专业软件上进行仿真模拟感应钎焊过程、温度场及流场研究，建立一维到三维不同边界条件的不同数学模型，这些模拟结果对于工业企业的实际感应加热参数的确定和学术理论发展，具有方向性的指导意义。但是高频感应钎焊就不能完全确定加热所需的电流（涡电流）、时间、频率等具体参数，目前国内外教材和专业数据工具书上没有这些焊接工艺参数，国际上至今未见电流（涡电流）、时间等实际高频焊接工艺参数研究成果的公开与发表。国内外技术专家和学者通常是根据生产能力、焊件尺寸、温升范围和材料、根据经验和工程简单计算，投产前花费大量人力、物力、在现场多次调试和实验确定高频感应钎焊中加热线圈中的高频电流、时间等参数，实际仿真需要的参数（涡电流等）和实际进行焊接参数不能提供，例如实际生产厂家往往给出几千安培的高频电流模拟出的温度场，却是上万度或几万度的温度场，使计算、仿真和模拟、与实际不一致；利用高频电流模拟钎焊，目前在磁导率大于1的材料例如钢铁件等材料上得到应用，但在逆磁材料例如铜、银、金、钛、不锈钢、铝铜、铝钛件等材料中，在高频感应钎焊中，磁导率等于1的材料无法感应出能量相同或等同的高频电流来，高频电流不能模拟，作为涡流电流进行精确焊接。利用高频电流作为模拟焊接参数实际引发许多质量不良，限制了技术的推广和应用，上述这些不足明显阻碍了高频感应钎焊技术和理论学术的发展和进步。

目前在铜、铜合金、及铜或铜合金与其他种类金属的焊接，中国发明专利“金属零部件的高频感应钎焊焊接方法及焊接装置”，专利申请号201110318708.8，公开号CN102357695A，公开日2012年02月22日，该发明公开了相应的焊接工艺方法和装置，解决了钎焊产生不致密性焊缝，降低焊缝强度和导电性、吸收吸附潮气，造成焊缝腐蚀的现象，这些不良现象包括：母材自裂（贯穿性热裂纹）、溶蚀、夹杂物（黑色过烧氧化物）、熔合不足（开缝）、边沿熔合不足、中部熔合不足（中部冷焊）、粘焊（冷焊）、铸焊（脆性焊）、气孔（针孔）等问题。但是，该发明公开的焊接工艺中钎焊钎剂仅限FB303和部分钎料，其余钎剂和钎料未涉及。

现有感应钎焊，是利用电流的集肤和邻近原理，钎缝和钎料依靠高频交变磁场中的感应电流的电阻热来实现，频率与感应电流成正比、与电流渗透深度成反比；电流渗透深度与导体的电阻率的平方根成正比，与频率和磁导率的平方根成反比；随着温度的升高电流渗透深度就越深，因此采用但在钎焊温度范围内电流渗透深度具体参数，目前没有资料介绍和公开。

但是在碳钢、不锈钢、银及银合金、铝材等的感应钎焊工艺领域没有公开最佳焊接工艺，钎焊产品尺寸和厚度仍然大大受到限制，仍存在这些质量问题待解决。由于焊接工艺的难以确定，其广泛应用受到限制。

实现良好的钎焊质量，需要控制焊件不得熔化钎料熔化、流淌分布的均匀性和同时性、这些与焊件与钎料的匹配、焊接工艺及焊件与感应线圈的匹配有关；①、线圈与焊件的匹配性不当、工件形状及加热部分的位置和尺寸决定线圈形状和尺寸、钎焊频率决定钎焊电流的渗入厚度、钎焊功率决定确定钎焊电流密度和阻抗大小，决定钎焊线圈结构形式和冷却方式，焊件与感应线圈内径的工作间隙与感应输出电流和功率的大小成反比，间隙大漏磁加大，感应电流和功率降低，间隙过小，造成工件对线圈的磨损、相互打火、放电、烧损、表面点状裂纹等不良，线圈的内外径的宽度必须保证在电磁力及零件和附属重力作用下不变形和不损坏，也是线圈非常主要的参数。