空調系統管路釬焊工藝研究與質量檢驗

一、釬焊原理

1.1 釬焊

釬焊:利用熔點比母材(被釬焊材料)熔點低的填充金屬(稱為釬料或焊料)，在低于母材熔點、高于釬料熔點的溫度下，利用液態釬料在母材表面潤濕、鋪展和在母材間隙中填縫，與母材相互溶解與擴散，而實現零件間的連接的焊接方法。

1.2 釬料與釬劑

1.2.1 釬料:即釬焊時用做填充金屬的材料，根據熔點不同，釬料分為軟釬料和硬釬料。軟釬料:即熔點低于450℃的釬料，主要用于焊接受力不大和工作溫度較低的工件;硬釬料:即熔點高于450℃的釬料，主要用于焊接受力較大、工作溫度較高的工件。

用于火焰釬焊的硬釬料主要是銀基釬料和銅基釬料等。其中銅基釬料包括銅鋅釬料和自釬劑(指既有釬料的填充接頭間隙作用，又有釬劑的作用)的銅磷釬料兩大類。

1.2.2 釬劑:即釬焊時使用的熔劑，通常分為軟釬劑、硬釬劑。其主要作用為:清除熔融釬料和母材表面的氧化物，溶解那些不希望出現的殘留物或釬焊操作中的產物。

1.3 毛細作用

在實際生產中，絕大多數釬焊過程是毛細釬焊過程。即釬焊時液態釬料不是單純地沿固態母材表面鋪展，而是流入并填充接頭間隙。釬料是依靠毛細作用在間隙內流動的。

1.4 釬料的潤濕與擴散

1.4.1 潤濕性:當少量液體處在某種固體表面時，由于固體分子與液體分子之間的表面張力不同于液體分子之間的表面張力，此時液體會表現出不同的形狀，我們稱它為該種液體對該種固體表面的潤濕性。當固—液之間的表面張力大于液體本身的表面張力時，a<90°(見下圖)，如水和玻璃，反之，則a>90°，如油、水銀和玻璃;不同的液體對特定的固體表面，a愈小，我們稱為潤濕性愈好。

1.4.2 擴散現象:焊條滲透到被焊接的母材里面的現象叫做擴散，見圖2:

1.4.3 火焰釬焊過程中阻礙擴散的因素:

1)母材表面的雜質:被焊接的母材表面有金屬氧化物、油脂、塵土、以及其余雜質的時候，焊條不易滲透(擴散)到母材里面，見圖3。

2)均勻加熱:兩個母材表面不同溫度時，焊條先擴散到溫度較高的母材表面，低溫的母材不利于擴散，見圖4。

二、釬焊工藝措施

2.1 釬焊接頭形式與焊接間隙

釬焊一般采用板料搭接和套管嵌接的形式。這樣可以通過增加焊件之間的結合面，來彌補釬料強度的不足，保證接頭的承載能力。這種接頭形式還便于控制接頭的間隙，適當的間隙可以使釬料在接頭中均勻分布，達到最佳的釬焊效果。釬焊接頭的間隙范圍一般是0.05-0.2mm，漆等。油污可用有機溶劑清除，常用的有機溶劑有酒精、四氯化碳、三氯乙烯等。氧化物可采用細砂布、金屬刷等去除，并用干凈毛巾擦拭。

2.3 釬焊實施主要控制點

釬焊過程的主要工藝參數是釬焊溫度和保溫時間，釬焊溫度通常選擇高于釬料液相線25-65℃，以保證釬料能填滿間隙。

2.3.1 充氨保護

為以防止銅管內壁受熱而被空氣氧化，對充氮要求如下表所示。

2.3.2 焊炬及焊嘴選擇

使用通用焊炬進行釬焊時，最好使用多孔噴嘴(通常叫梅花嘴)，此時得到的火焰比較分散，溫度比較適當，有利于保證均勻加熱。焊炬及焊嘴的選擇見下表:

以上兩表是選擇焊炬和焊嘴的一般原則，在實際選擇中，還應考慮銅管的壁厚。也就是說，必須根據銅管的直徑和壁厚，綜合選擇焊炬和焊嘴。

2.3.3 焊接加熱

焊前要進行預熱，當銅管和杯形口被加熱到焊接溫度時呈暗紅色，需從火焰的另一側加入釬料，如果釬焊黃銅和紫銅，則需先加熱釬料.焊前涂覆釬劑后方可焊接。開始滲透后(即焊料開始流動時)把火焰拿遠避開火焰，保持母材焊接溫度。

三、釬焊質量檢驗

3.1 對釬焊的質量要求如下:

a)焊縫接頭表面光亮，填角均勻，光滑圓弧過度。

b)接頭無過燒、表面嚴重氧化、焊縫粗糙、焊蝕等缺陷。

c)焊縫無氣孔、夾渣、裂紋，焊瘤、管口堵塞等現象。

d)部件焊接成整機后，進行氣密試驗時，焊縫處不準有制冷劑泄漏。

3.2關于焊后泄漏檢驗，一般有三種方法;

1)壓力檢漏

給焊后的熱交換器充0.5MPa以上的N2或干燥空氣，然后對釬焊接頭噴灑中性的洗滌劑，觀察10秒鐘內有無氣泡產生，若有氣泡產生則判為泄漏，需補焊或重焊。此方法檢驗精度較低。

2)鹵素檢漏

此方法用于充冷媒后的熱交換器檢漏。將鹵素檢漏儀的精度選擇為2g/年.用探針沿各焊接頭移動(探針離工件應保持在1-2mm以內，移動速度為20-50mm/s)，若制冷劑泄漏速度大干2g/年，則檢漏儀將自動報警。此方法較壓力檢漏精度高，但受人為因素影響較大。

3)真空箱氦質譜檢漏

向熱交換器中充入一定壓力的氦氣，然后將其放入真空箱，并對真空箱抽真空至20Pa，此時通過探測儀檢驗真空箱中是否有熱交換器泄漏出的氦氣。此方法比鹵素檢驗更高，但它僅能檢驗熱交換器是否有泄漏，而不能檢查出具體的泄漏位置。

四、金相分析在釬焊焊縫質量檢測中的應用介紹

金相分析是人們通過金相顯微鏡來研究金屬和合金顯微組織大小、形態、分布、數量和性質的一種方法，可以分析潤濕性、焊接間隙、氣孔、晶粒度等情況。以下僅舉一個普通紫銅管釬焊樣件的金相分析簡要說明其應用。

4.1 樣件金相分析

將釬焊樣件經解剖、鑲樣、打磨、拋光，40倍顯微鏡下觀察焊縫情況，可見漏點截面整條焊縫只有極少量焊料敷在管口表面，測量焊料流動的潤濕角為47.3°，銅管焊接情況，如下圖7所示:

腐蝕后100倍顯微鏡下，如圖8所示，銅管配接位置晶粒度在0.075-0.090mm(焊接后成品平均晶粒度≤0.1mm)屬焊接后的正常范圍。

4.2 糾正預防措施;

針對缺陷分析結果，對焊接零件進一步清查表面清潔度、油污等，并針對性采取糾正預防措施，提高焊縫質量。

結 論

空調系統管路釬焊工藝具有加熱溫度較低，對母材組織性能影響較小，釬焊接頭平整光滑，外形美觀;焊件變形較小。尤其是采用均勻加熱的釬焊方法，焊件的變形可小到最低程度，容易保證焊件的尺寸精度-既滿足機械性能，有降低了成本。對焊接產品給出了質量檢驗的實際案例。