感應釬焊方法在無鉛錫焊中的應用

李賓喜， 王曦

（齊齊哈爾雄鷹警用器材有限公司，黑龍江 齊齊哈爾 161000）

0 引言

我公司產品件材料為40Cr的無縫鋼管料，加工后壁厚由一端的3.25 mm過渡為另一端的1.3 mm，組件的結合是通過將材質為45鋼的4件小零件以圓弧面接觸與其焊接結合為一體，在產品加工過程中一直都采用銀基釬焊的工藝方法進行焊接，但其焊接效果和生產效率一直是困擾和制約生產的一大難題，在采用無鉛錫焊利用感應釬焊的工藝方法進行焊接后，這一狀況得到解決。

1 銀基釬焊工藝及存在問題的分析

銀基釬焊是釬焊工藝的一種。焊件是依靠加溫熔化的釬料凝固后將被焊接件牢固連接起來的焊接方法。

我公司在銀基釬焊時常用的銀基釬料釬劑的牌號為QJ102，釬焊溫度是650～850℃。銀焊片牌號是HAG-40B，含銀質量分數為40%，是銀、銅、鋅合金，具有較好的流動性、滲透性和韌性，熔點677～732℃。這種銀基焊料具有優良的工藝性能，不高的熔點,良好的潤濕性和填滿間隙的能力,并且強度高、塑性好，導電性和耐蝕性優良。

存在的主要問題是焊接成功率低，常出現不合格品，嚴重影響產量和質量。

1）加熱速度造成的影響。由于焊接母材的壁厚尺寸小，在焊接過程中，加熱過快會使焊件內部溫度不均而產生內應力，而加熱過慢由于釬料低沸點組元的蒸發、金屬的氧化釬劑的分解等急劇發展又會產生某些有害物質；焊件的冷卻雖然處在釬焊過程之后，過高的冷卻速度可能使焊件因形成過大的熱應力而產生彎曲變形，或因釬縫凝固過快使氣體來不及逸出而產生氣孔，容易開焊，整個焊接過程無法保證很高的產品合格率。

2）焊件不同收縮比的影響。焊接的兩種母材形狀差異非常大，膨脹系數不同，加熱時長度為710 mm的管因細長且壁厚存在差異，加熱不均造成冷卻過程中收縮不一致，形成的內應力過大，產生不規則的變形。即使焊后增加了校形工序也不能完全消除焊接變形。

3）操作者操作技能的影響。本環節的焊接工序是限制產量的重要環節，操作者的專業技能水平和操作經驗，決定了能否合理地控制焊接溫度和工藝，在熟悉產品質量要求的前提下，能否通過自檢控制產品質量。由于對操作者要求很高，所以能夠勝任本環節的人也很少，影響產量效率。

2 采取感應焊無鉛錫焊接的必要性

由于采用銀基釬焊方法存在著上述的不利因素，我公司的焊接零件存在著母材厚度過薄（最薄處只有2 mm的細長碳鋼焊接在薄壁圓管外壁上），焊接溫度達到了700℃，無法完全消除焊接應力造成變形的不利條件。考慮到該部位的焊接僅起到連接作用，不屬于受力部件，采用焊接溫度為240℃左右的無鉛錫焊可有效減小變形，更利于生產，使產品質量易于得到保證，大幅提高生產效率。

感應釬焊可以使表層迅速加熱，但加熱的厚度薄，零件的內部只能靠表面層向內部的導熱來加熱，這恰恰適合焊接面積小、厚度薄的零件。感應釬焊具有以下優點：

表1

1）焊接質量好。這種焊接方法有近20年的歷史了，具有優良的抗氧化性能；熔化后黏度低，流動性好，可焊性高，氧化夾雜極少，可以最大限度地減少拉尖、橋聯現象，焊接質量可靠，焊點光亮飽滿。

2）焊接溫度低。焊接溫度僅為240℃。選用助焊劑對碳鋼具有極佳的潤濕鋪展能力，其鋪展性能和焊點質量，具有快速清除金屬表面氧化層，上錫速度快且均勻，焊點飽滿、光亮、牢固等優勢。

3）操作簡單。焊接部位一般會涂上焊錫膏，將需要焊接的金屬零件放在感應線圈內，通高頻交流電，產生感應電磁場，加熱金屬表面，待到達到釬料熔化溫度時進行焊接。

4）清潔環保。感應釬焊是目前世界上最清潔環保的加熱焊接方式之一。

3 感應圈的設計

為保證加熱迅速、均勻、效率高。感應圈材料選用純銅管，工作時管內通水冷卻，管壁厚度為1～1.5 mm。感應圈纏石棉布以防短路。

4 焊片材料

我們采用錫銻合金的無鉛焊料，通過對以下幾種適用于焊接碳素鋼、低合金鋼的焊片材料進行試驗對比（如表1），最終采用Sn96.5Ag3.0Cu0.5焊料。焊料采用片狀，固定于焊接位置。

5 工藝方法

1）清理。焊接后，先用水清理殘余焊劑，然后用噴砂工序。確保氧化物或有機物徹底清除，表面不得黏附金屬顆粒和其他污物。

2）焊接方法。除去母材焊接表面油污和過厚的氧化膜，保證接口裝配間隙。間隙控制在0.04～0.06 mm之間。表面清洗好的工件以搭接形式裝配在一起，把釬料放在接頭間隙之間。當工件與釬料被加熱到240～250℃后，釬料熔化，液態釬料與零件金屬相互擴散溶解，冷疑后即完成焊接。片狀釬料形狀比焊接接觸面外輪廓大1 mm為佳，保證能充分填滿間隙，并在其外沿形成圓滑的釬角。

6結語

采用感應釬焊進行無鉛錫焊后，產品的焊接一次交檢合格率提升了25%，降低了操作難度，生產效率得到了大幅度提高。