關于采用高頻感應釬焊技術焊接分流器與毛細管的應用探討

一、前 言

高頻焊接起源干上世紀五十年代，而高頻感應釬焊工藝在制冷行業應用的并不廣泛。主要是這種焊接方式對感應器、工裝的設計要求較高，通用性不強，這些都制約了其發展。但目前各企業對產品質量的要求越來越高，傳統的火焰釬焊技術也越來越無法滿足生產和質量控制的要求，采用高頻感應釬焊技術容易實現自動化焊接，能夠解決一些火焰釬焊焊接相對困難的工件。

二、多孔分流器與毛細管的焊接

在很大一部分制冷設備中，分流器常常需要與毛細管配合焊接。由于毛細管的內徑很小往往只有1-3毫米，因此工件被加熱的溫度，被加熱的位置以及添加釬料的時刻、多少都對焊接質量有很大的影響。同時，由于分流器上有多個焊點，相鄰焊點之間的距離又非常接近，手工焊接時勢必會對相鄰的焊點造成影響，導致焊接缺陷。采用傳統手工火焰釬焊技術焊接此類工件時，對焊接人員的技能要求很高。現代企業生產中“人為因素”是造成產品質量波動的主要因素之一，這也是此類工件焊接不合格率相對較高的一個主要原因。

三、高頻感應釬焊技術的應用

高頻感應釬焊技術是利用電磁感應、集膚效應和熱傳導原理對工件進行加熱，由于其不需要外部熱源，故熱損耗低，工作環境清潔，被加熱工件溫度上升快，加熱時間短。并且容易獲得焊接過程的精確過程控制。

下面介紹采用高頻感應釬焊技術焊接多孔分流器與毛細管的焊接工藝。

首先是感應器的設計，往往每種工件都有一種最佳形式和規格的感應器。感應器可設計為單匝或多匝，單匝的感應器結構簡單便于制作，但是用其焊接多孔分流器效率往往不高。實踐證明采用同樣功率的高頻電源設備，多匝感應器能夠提高工件被加熱的速度。不過匝數越多，高頻電源的負荷就會越重，同時設備損耗就會增大。因此對于不同尺寸規格的分流器需要設計配備不同規格的感應器。

多匝感應器分為軸向多匝和徑向多匝，軸向多匝感應器適用于工件尺寸大，受熱面積大，焊縫長的工件;徑向多匝感應器適用于工件尺寸規格相對較小，受熱面積小，焊縫長度較短的工件。由于多孔分流器基本都為圓形，與毛細管配合的焊縫深度只有10MM，因此感應器一般設計為圓形徑向多匝的形式，匝數根據分流器的外形尺寸確定，但是一般不超過4圈。

第二是被加熱工件與感應器的相對位置。影響工件均勻受熱的因素主要是工件與高頻感應器的相對位置:工件距離感應器越近，產生的感應電流越大，工件被加熱的速度就越快，反之，工件被加熱的速度就越慢。工件均勻受熱，使分流器上的每個毛細孔與毛細管同時達到釬焊溫度，這樣才能保證各個焊點焊接質量的一致性。否則會造成分流器表面溫度分布有高有低，導致焊接缺陷，因此必須利用工裝夾具確保工件放置在感應器的中心位置。

在垂直方向上，感應器應放置在分流器的上方，這樣能使分流器上方的毛細管部分優先達到焊接溫度，實踐證明，這更加有利于釬料流動，保證釬料充分填充焊縫。

第三是焊接過程的控制。采用高頻感應釬焊工藝焊接多孔分流器與毛細管，整個焊接過程分為三個部分。一是加熱過程，主要是提高工件的溫度使之達到釬焊溫度。二是保溫過程。主要是保持工件的溫度，使釬料充分流動，填充焊縫，與母材融合。三是冷卻過程，加熱停止，使焊好的工件冷卻。

加熱、保溫和保溫、冷卻切換點的選擇很關鍵，采用紅外測溫技術能夠很好的把握這些切換點，同時也能實時監測焊接過程中工件的溫度。

由于分流器上表面有毛細管和釬料覆蓋，而且也有感應器遮擋，因此選擇側面(圖3中標記A處)作為溫度檢測點是最佳位置。

當監測點的溫度達到設定溫度T1時，高頻電源自動從加熱過程切換到保溫過程，當監測點的溫度達到設定溫度T2時，高頻電源自動從保溫過程切換到冷卻過程，見圖4。這樣整個焊接過程都被監控起來，使工件焊接的穩定性、一致性得到提高。

第四是釬料的添加方式。釬料的添加有兩種方式，一種是待工件被加熱到釬焊溫度時對焊縫添加釬料，這比較適用于單點焊接的工件。分流器與毛細管需要一次性焊接多個焊點，這樣的添加釬料方式往往很難做到各個焊點的同步性。釬料添加的另一種方式是將釬料做成環狀，事先套在兩個工件的焊縫處，隨工件一起被加熱，這種方式比較適用于自動焊接。分流器與毛細管的高頻感應釬焊可以實現為自動化焊接的模式，因此可將釬料做成小環套在各個毛細管上，也可以將釬料做成大環直接套在分流器的外沿，而后者在提高生產效率方面更有優勢。

四、采用高頻感應釬焊技術焊接分流器與毛細管應注意的問題

1、釬料必須在母材達到焊接溫度前先融化。經過實驗驗證，這樣更加適合自動焊接。由于工件升溫很快，如果釬料沒有融化母材就達到了焊接溫度，那么在釬料繼續融化的過程中，母材會繼續升溫，超過焊接溫度，產生焊接缺陷，甚至會導致母材的融化。

必須使分流器上方的毛細管先與分流器達到焊接溫度。我們知道釬料融化后有一個特征，其會向溫度高的地方流動，而分流器上方的毛細管與釬料焊環是相接觸的(見圖3)。因此這部分毛細管首先達到焊接溫度會促使液態釬料包圍毛細管，這對焊縫的填充非常有利。否則，由于集膚效應分流器外部的溫度始終高于內部，加之重力因素，釬料往往會向外流動，使內側焊縫釬料不足導致焊接缺陷。

必須防止分流器外沿過燒。根據集膚效應高頻電流對于母材的穿透深度與導體的電阻率的平方根成正比，與頻率和磁導率的平方根成反比。由于工件和感應器固定不變，因此電阻率、頻率和磁導率都不會變化，這樣工件被感應加熱的穿透深度就為一固定值。分流器內部溫度是靠熱傳導提高，因此分流器的外沿溫度始終高于內部。當內部溫度達到焊接溫度時，必須控制外沿溫度不至于過高而導致焊接缺陷的產生。

2、分流器的材質一般分為黃銅和紫銅，在焊接黃銅分流器的過程中，要注意以下兩個方面:

黃銅的焊接溫度與紫銅不同，同時其導熱性、導電性也比紫銅差。因此在高頻感應焊接時必須注意分流器、毛細管和感應器的相對位置，防止黃銅分流器發生過燒。

黃銅的氧化層對于焊接質量有很大的影響，助焊齊4的添加能夠有效的除去其氧化層，使焊料具有更好的流動性，更好的填充焊縫與母材融合。但是過多的助焊劑流入分流器內部，污染系統，因此必須注意助焊劑的添加量。

五、小 結

高頻感應釬焊的質量由設備和工藝參數決定，不受人為因素的影響，能夠保證焊接質量的穩定性和一致性;對于多點釬焊的工件，能夠提高這類工件的焊接效率;其利用電能作為動力源，能夠改善了員工的工作環境;對于能源的利用率比傳統火焰焊接要高，可以一定程度的降低生產成本。