車載小型溴冷機樣機釬焊焊接工藝研究

程金強

摘 要：本文對小型化車載溴化鋰制冷機樣機加工過程中采用的釬焊工藝進行了研究，由于溴冷機內部的高真空環境及溴化鋰溶液的強腐蝕性，樣機所有金屬零部件均采用紫銅及不銹鋼，為了保證整體結構強度，且能夠承受內外壓差，焊接加工方法尤為重要，會直接影響試驗成敗。

關鍵詞：車載；小型溴冷機；釬焊；工藝

中圖分類號：TK124 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）08-0082-02

汽車發動機的余熱包括循環冷卻水帶走的熱量和排氣余熱兩部分，其中，冷卻水所帶走熱量占燃料發熱量的25～35%，現有汽車發動機冷卻水的水溫一般為80～90℃；發動機的排煙溫度都在300℃以上，而且煙氣量十分富裕。而這樣的能量密度足以驅動溴化鋰制冷機的制冷循環。利用汽車余熱的溴化鋰吸收式制冷系統，即利用了以前無法使用的余熱，實現了“開源”，又節省了發動機原本用來驅動制冷壓縮機的那部分軸功，實現了“節流”，并且其本身是不使用氟利昂的制冷系統，對環境保護非常有益。由于整套系統具有非常好的應用價值，世界各國都在研究這種新型的節能技術，所以利用發動機循環冷卻水及排氣的余熱實現汽車空調制冷有著廣闊的前途。[1]

由于溴化鋰溶液的強腐蝕性，本文所設計的樣機試驗臺所使用的材料為紫銅、不銹鋼及塑料齒輪泵等，為了保證實驗所必須滿足的工況要求，必須對焊接接頭進行氣密性保真空檢查，通過大量的實驗摸索，對比組分膠粘結、銅焊、電阻焊、氬弧焊、釬焊等方式的可操作性及可靠性，作者采用了釬焊工藝對紫銅、不銹鋼接頭部位進行焊接。

1 樣機發生器焊接件

樣機實物局部拍照如圖1、圖2所示。

為了取材方便及保證焊接質量，發生器筒體為市面上的方鋼，其內有電加熱棒（220v，600w）、擋液板、液面穩定網、濃液出口過濾網，氣液分離器，填料等；換熱器為套管式，用DN16 和DN10的紫銅管，為了保護溶液循環泵（要求介質溫度小于70℃），理論計算長為0.52m，實際取為1.3m，盤成直徑為400mm的圓形。

2 樣機釬焊技術要點

2.1 釬料的選擇

根據熔點不同，釬料分為軟釬料和硬釬料兩類。通常來說熔點低于450℃的釬料為軟釬料，熔點高于450℃的釬料為硬釬料[2]。

考慮到本試驗臺是一個全新的結構，不可避免存在某些缺陷，為了試驗過程中方便拆卸、改裝，在不銹鋼和銅之間采用了軟釬料，即焊錫焊，因為本循環系統的溫度范圍不會超過100℃，不會使焊錫熔化，但需要保證不漏氣。

2.2 釬劑的制備

為了使釬接部分連接牢固，增強釬料的附著作用，釬焊時要用釬劑。它的作用是清除釬料和母材表面的氧化物，保護焊件和液態釬料在釬焊過程中免于氧化，改善液態釬料對焊件的潤濕性。

本試驗臺加工過程中用的焊藥水是氯化鋅溶液，由于其高溫時能溶解金屬氧化物，被稱作焊藥水。它的制作方法有兩種，一是是用與鋅反應過的鹽酸溶液，首先把鹽酸倒在玻璃容器里，然后把鋅放入容器內（若無鋅，可用普通干電池鋅皮），此時會發生化學反應，冒出氣體，等待反應完畢就可以使用了。使用時要注意安全，因為他的腐蝕性很強，一旦物體接觸了它，應速用清水洗凈。焊接時用木棒蘸涂助焊劑在被焊處，注意涂抹面積盡量不要太大，因為助焊劑涂到哪里，焊錫會跟到哪里。焊完后需用酒精或其他溶劑清潔焊接處。一是用氯化鋅固體加適量鹽酸溶液混合而成，氯化鋅50%、稀鹽酸20%、水30%較好用。焊接時將其涂在焊件表面即可加熱焊接，但氯離子對不銹鋼有腐蝕性，焊后應用肥皂水清洗。

如果金屬表面是黑色的，那說明表面已經氧化，要先把表面打磨干凈露出金屬本來的顏色，可以用砂紙、銼打磨，或者用鋸條的斷口直接去刮。

本次試驗中采用烙鐵加熱，因它的溫度較低，一般只適于軟釬焊。

2.3 電烙鐵的使用

（1）根據焊件的大小、厚度來決定電烙鐵的功率，一般厚度0.5mm以下的薄片用50w左右的即可，當焊件厚度大于0.8mm時候用150w左右；

（2）電烙鐵一般用松香或焊錫膏作焊劑，特別是100w以下的應該用焊錫絲作焊料；若采用稀鹽酸作釬劑，在受熱蒸發后容易腐蝕內部發熱部件，導致腐蝕損壞，一定要注意加熱頭盡量不要接觸稀鹽酸；

（3）如果發現電烙鐵紫銅頭不能上錫時，將銅頭表面黑灰色氧化部分用銼刀銼去，繼續使用；

（4）電烙鐵在使用三次后，必須將紫銅銅頭取下去除氧化層，以免日久后造成取不出現象。

2.4 焊縫的清理

因為釬劑遺留的殘渣對釬焊接縫有腐蝕作用，也不利于對釬縫的密封性檢查，所以必須要進行清理。各常見的釬焊焊縫清洗方法如下：

（1）含松香的活性釬劑殘留物，可用異丙醇、酒精、三氯乙烯等有機溶劑清洗；

（2）含堿金屬及堿土金屬氯化物的釬劑（例如氯化鋅），可用2%稀鹽酸溶液清洗；

（3）由有機酸、無機酸及鹽組成的釬劑，一般都溶于水，可采用熱水法清洗；

（4）硬釬焊用的硼砂、硼酸釬劑殘留物，不溶于水，可以用噴砂去除。根據工件的使用要求，也可以將已釬焊的工件在熱態下放入冷水中，使釬劑殘渣自動開裂而去除；

2.5 焊錫焊技術要點

（1）清潔母材的焊接面，如果焊接面有氧化物、污物覆蓋遮蔽，先對其進行清除；

（2）制作支架或者工裝，對待焊接部件進行固定，因為釬焊過程不能有抖動或者位移；

（3）用合適的刷子在焊接面涂抹釬劑，涂抹面積要控制得到，不宜過大；

（4）設定好最合適的電烙鐵溫度值，確認烙鐵頭溫度達到使用要求，不宜過高；

（5）用電烙鐵頭給焊接部位加熱，盡量使其均勻受熱并保持溫度，可以使用熱吹風等輔助熱源；

（6）焊接部溫度溫度達到要求后，開始投送錫絲，根據焊縫大小及焊接速度均勻送絲；

（7）以焊縫恰好被焊錫填充為準，多了會有錫瘤，少了焊縫有間隙，都不達標；

（8）如果焊接過程中有瑕疵或者漏焊，要把所有焊錫全部熔掉，再重新操作，避免掩蓋漏點；

（9）剛焊接好是，由于溫度較高，接合部位強度不夠，不能移動，要保持并冷卻至常溫。

3 結語

作者從對釬料、釬劑的選擇，及焊接過程中如何選擇電烙鐵及使用保養，以及焊接完畢后的焊縫的清理檢查等方面進行了大量的實踐操作，總結出了上述使用要點。希望能夠給從事溴冷機小型化設計的研究人員一定的幫助，避免使用錯誤的方法導致試驗臺加工工藝不達標的情況出現。

參考文獻

[1]陳紅兵，金蘇敏，等.廢煙氣廢熱溴化鋰制冷機的分析[J].流體機械.2008.36（5）：68-70.

[2]李亞江，王娟，等.焊接原理及應用[M].化學工業出版社，2009.

[3]薛松柏，顧文華，等.釬焊技術問答[M].機械工業出版社，2007.

[4]趙越，鄒增大，等.冰箱制冷系統銅鋁管的連接方法[J].焊接，2003（9）：5-8.

[5]夏春智，李亞江，等.Cu/Al異種金屬連接的研究現狀[J].焊接，2008（1）：17-20.