[发明专利]金属零部件的感应钎焊焊接方法

摘要

本发明公开了一种金属零部件的感应钎焊焊接方法，该方法利用感应钎焊焊接设备，然后按照以下步骤实施：步骤1、选用感应钎焊焊接设备，并确定相关参数；步骤2、进行焊件表面处理，包括焊件焊接面的粗化处理，焊件镀覆金属表面处理，进行焊件与钎剂、钎料、焊接温度、钎缝间隙的匹配选择，选择感应钎焊各个工艺参数；步骤3、焊件装配与固定；步骤4、实施焊接。本发明的感应钎焊焊接方法，实现了不同材料、管件、板件、管板等结构的感应焊接及感应钎焊焊接，焊缝密封性、降低焊缝强度和导电性明显提高，焊缝质量可靠。

主权项

1.一种金属零部件的感应钎焊焊接方法，其特征在于，该方法利用高频感应钎焊焊接设备，按照以下步骤实施：步骤1、选用高频感应钎焊焊接设备，并确定相关参数1.1）根据表1中焊件尺寸外形及所焊部分的要求，将焊件与感应线圈之间保持小于焊件直径0.2倍的间隙，感应线圈的内外径宽度差值按照下述的公式确定：感应线圈的内外径宽度差值=9+50/感应频率，宽度差值的单位为毫米，选择合适匝数的感应线圈内径数值，表1、感应线圈内径与加热对象材料选用匝数的对应关系1.2）依据焊件重量的不同，按照下述公式求解得到焊接所需理论功率：理论功率=焊件重量(Kg)×温度(℃)×比热容{J/(kg)℃}/3600(秒)/(1-k)，其中，理论功率的单位为KW，铜件热量损失系数k取0.30-0.35；银件热量损失系数k取0.35-0.40；钢铁件热量损失系数k取0.28-0.32；1.3）根据焊接所需理论功率选择焊接所需感应线圈大小、匝数，根据表2选择对应的设备功率、感应变压器分机原边匝数；表2、感应线圈的尺寸和匝数与感应变压器分机原边匝数的匹配表1.4）依据上述选择的感应设备、感应线圈原边匝数和匝距，匝距取1.5mm-3mm，根据设备输入功率、设备输出焊接电流范围和功率，及参照感应频率选择原则，确定焊接时的允许频率和最佳使用频率；表3、设备输入功率、输出焊接电流与允许频率匹配表续表3步骤2、进行焊件的表面处理2.1）焊件焊接面的粗化处理被焊接的焊件的焊接面粗化处理内容，包括涂覆麻点、压制麻点，网纹、凸楞、凸点的处理；对焊件表面进行除油污、去氧化物的清理；2.2）进行焊件镀覆金属表面处理根据表4的感应钎焊焊件镀覆金属材料的技术要求，确定需要进行表面镀覆方法、不同材料焊件感应钎焊优先选用表面镀覆、实现焊件镀覆层厚度及材质，焊件镀层选用银、铜、镍、钼、铌或铝硅，表4、本发明方法的感应钎焊母材镀层材料的技术要求2.3）进行焊件与钎剂、钎料、焊接温度、钎缝间隙的匹配选择①、进行钎剂、钎料的选择钎料和钎剂选用满足使用要求和钎焊性条件；钎料和钎剂选用满足焊件与钎料的理化和工艺过程匹配特性条件；②、进行钎剂、钎料钎焊温度的选择选择钎剂焊接熔化温度在钎料熔点温度10℃~30℃以下，钎料液相线温度低于母材固相线至少40℃~50℃，最低活性温度热稳定温度范围不小于100℃；钎料的选择要求液态和固态的温差要求小，钎剂完全熔化后5s~10s钎料开始熔化，钎料温度选择在高于钎剂20℃~50℃区间；③、选择钎剂、钎料、钎焊温度及钎缝间隙按照导电性要求高、牢固度要求高，选择银基钎料与焊件匹配；或者，按照导电性不高、牢固度要求高，选择钎料与焊件匹配；同时配备钎剂的原则；依据表5，针对不同材料的焊件，选择匹配的钎剂、钎料、焊接温度及钎缝间隙；根据不同情况，在焊接连接面放置匹配的钎料，焊件表面涂覆钎剂，钎料和钎剂位置提供钎料和钎剂适量配置及合适的钎缝间隙：表5、本发明方法选用钎剂、钎料的温度范围及钎缝间隙2.4）选择感应钎焊各个工艺参数①、原始参数的选择焊件所匹配的钎料、钎剂、焊接温度、频率确定后，将感应钎焊分为焊接电流透入加热焊接，焊件加热厚度为△L，表6中给出焊接温度与频率对应的△L值，焊接电流透入加热焊接持续加热后，无电流区域的部分为焊件透热加热焊接部分，焊件加热最大尺寸D2，其焊件透热加热焊接部分厚度为D2减△L的差值，依据表6，根据上述的焊接温度、焊接频率、焊件材料厚度参数，选择对应的透入电流加热厚度与电流频率；其中，有色金属焊接频率与电流加热渗透厚度的关系是：焊接频率增加23-25倍，电流渗透厚度减少1mm；黑色金属焊接频率与电流加热渗透厚度的关系是：焊接频率增加16-19倍，电流渗透厚度减少1mm；随着加热温度的上升，加热厚度的增加随着频率的增加是同步减少，表6、本发明方法感应钎焊时的透入电流加热厚度与电流频率②、按照原始参数、依次计算得到的焊接工艺参数根据前述的选择参数，按照表7、表8、表9中的相关公式得到所需要的焊接电流、焊接时间和保温时间；在表7、表8和表9中，其中的G代表重量，单位为克；T代表时间，单位为秒；△L代表电流透入深度，单位为毫米；D2代表焊件钎焊面最大尺寸范围，单位为毫米；D2-△L代表透热区，单位为毫米，感应钎焊工艺过程及时间分配原则：在加热频率内的电流渗透范围内，保温时间为加热时间的0.3～0.6倍，在加热频率内的电流渗透范围外，保温时间为加热时间的0.7～2倍，表7、本发明方法中的焊接电流公式表8、本发明方法中的焊接时间公式表9、本发明方法中的保温时间公式步骤3、焊件装配与固定3.1）装配感应焊接设备感应线圈与磁性头压杆分别设置感应线圈和磁性头压杆，磁性环端头的直径按照下式进行确定：3.2）装配焊件将预装的焊件放置在夹具中，设置好钎料和钎剂，焊件置于感应线圈中，预留相应的装配间隙，感应线圈与焊件的装配间隙分别设置，对于黑色金属装配间隙取3mm-6mm，对于有色金属装配间隙取1.5-3mm；将各个感应线圈调整到与焊件焊接部位等高处或靠近焊件处，将磁性环压杆向下分别压住已涂覆钎剂和钎料的焊件，使装配间隙和膨胀间隙保证0.05mm-0.12mm且接触牢靠；步骤4、实施焊接通过焊接控制器设置相应的使用频率、焊接电流、焊接时间、保温电流及保温时间，启动焊接设备，开始进行焊接，感应线圈对焊件进行加热，保温后断电通以冷却水进行冷却到室温，即成。