制冷设备钎焊工艺

2024-08-21 10:04
文章标签 设备 工艺 制冷 钎焊

本文主要是介绍制冷设备钎焊工艺,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

一、制冷设备钎焊接头常规钎焊工艺
空调/制冷行业用黄铜和紫铜类钎焊接头,如管接头组件、分流器(分配器)组件、四通阀端盖焊缝、截止阀出管焊缝、电磁阀接管焊缝等钎焊接头,通常采用火焰钎焊或常规感应钎焊(或称常规高频焊)。下面以空调行业最通用的黄铜管接头+紫铜管为例进行介绍。
二、采用常规钎焊工艺存在的问题
1.采用目前常规的感应钎焊,制冷行业黄铜管接头组件焊后,母材及焊缝均会出现明显氧化发黑外观缺陷
2.母材及焊料在加热过程中极易氧化,会严重影响钎料的流动和铺展,钎焊质量无法保证;

3.焊缝、管接头和铜管均氧化发黑,焊缝颜色外观与母材一致,操作人员无法清楚识别和检测钎料填充情况,无法通过肉眼检出焊缝是否有气孔、裂纹和沙眼等轻微焊接缺陷,可能导致泄漏缺陷件流入客户,出现售后质量问题;
4.为提升钎料流动性,钎焊前通常会在管接头组件或焊环上涂抹大剂量钎剂,导致焊后焊缝及附近严重的钎剂残留,影响焊缝检测及外观质量;

5.未经处理的管接头,工件在潮湿条件下储运、放置或使用,焊缝及附近可能会出现铜绿等外观缺陷,影响焊缝性能及可靠性;

6.氧化发黑外观质量差,会降低整机产品档次;

7.氧化发黑层,如不进行处理直接使用,在后期使用过程中,氧化发黑层可能率先腐蚀,加速腐蚀焊缝,缩短钎焊接头寿命,进而影响整机使用寿命或导致整机故障;

8.如焊后增加机械或化学方法处理氧化发黑层,会增加:操作工序、操作人员、设备和物料等,增加生产成本,并降低生产效率。

三、常规钎焊接头焊后发黑长铜绿等原因分析
经分析和验证得出,采用火焰钎焊或常规感应钎焊时,产生上述管接头组件焊后氧化发黑/铜绿等问题的主要原因如下:

1.管接头、铜管和钎料等均置于大气条件下加热,通常钎焊温度高至700°以上,母材及焊料在加热过程中与空气中氧气充分接触,产生氧化铜等氧化物,导致接头表面出现黑色物质。

2.母材及焊料在加热过程中极易氧化,会在母材及钎料表面形成致密氧化膜,该氧化膜会严重影响熔化钎料的流动和铺展性。

为保证钎料流动性,火焰钎焊或常规感应钎焊时,操作人员会在待焊工件及焊料表面添加大剂量钎剂,以充分去除母材表面氧化膜。铜及铜合金在钎焊过程中,各种钎剂的去除工件及焊料表面氧化膜的作用机理如下:

1、硼酸类钎剂的去膜机理:
硼酸(H3BO3)加热时分解成硼肝(B2O3)。生成的硼肝(B2O3)熔点熔点为580℃,与铜的氧化物形成易熔的硼酸盐。

2、硼砂类钎剂的去膜机理:
硼砂(Na2B4O7·10H2O)在741时熔化,在液态下分解为硼肝(B2O3)和偏硼酸钠(Na2B4O7)。

硼肝与金属氧化物形成易熔得硼酸盐,而偏硼酸盐又与硼酸盐形成熔化温度更低的复合化合物。

生成的复合化合物易浮到钎缝表面,硼砂的去膜能力较硼酸强,但硼砂熔点较高,且在800℃以下粘度大,流动性不好。

3、气体助焊剂和免酸洗助焊剂的去膜机理:
硼酸三甲酯(C3H9BO3)与氧气混合燃烧生成硼肝,硼肝与氧化铜反应生成硼酸盐。

4、四氟硼酸钾的去膜:
氟化钾的加入,可降低硼酸和硼肝的熔化温度和钎剂的粘度。当KF的含量为40%,其硼肝的熔点可降低至600℃。为进一步降低硼肝的熔化温度,并提高活性,可加入KBF4,其熔点为540℃,熔化后分解为BF3,其去氧化能力极强。

众所周知:母材和焊料表面的氧化膜,会严重阻碍熔化钎料在钎焊间隙内的流动、填充、铺展和扩散等,从前述钎剂去氧化膜的作用机理得出,没有钎剂,就无法去除母材及焊料表面的氧化膜,也就无法形成良好的钎焊接头。

采用常规的火焰钎焊和感应钎焊,母材和钎料在整个加热过程中,始终与空气中的氧气接触,极易氧化,且随着加热时间的延长和加热温度的升高,表面氧化膜厚度及重量会加速升高,出现严重氧化膜层
易于理解:表面氧化膜越厚,需要钎剂的量越大。钎剂用量的增加,带来焊后难于去除,钎剂残留严重,腐蚀焊缝和产生铜绿等问题。

因此:母材和钎料表层在加热过程中的氧化,是空调/制冷行业钎焊接头焊后出现发黑、铜绿和严重钎剂残留等质量问题的重要原因。另外,母材和钎料表面的严重氧化,也是常规火焰钎焊和常规感应钎焊批量生产时出现的焊缝局部虚焊、钎料成型不良等焊接缺陷重要原因。

四、如何解决发黑/长铜绿/钎剂残留问题?

欲解决这些问题,需严格控制如下两方面:

1.防止或尽量降低工件母材和钎料在加热过程中表面的氧化;

2.不用钎剂或尽量减少钎剂用量。

简单的说,就是要确保母材及焊料在整个加热过程中不要氧化,这是制冷设备获得高质量钎焊接头的关键。

那如何做?

可采用的方法如下:

1.将母材及焊料置于惰性气体/真空氛围中,使其在整个钎焊加热过程中不与氧气接触;

2.尽量缩短钎焊加热时间,降低工件及母材与空气接触风险;

3.尽量降低钎焊加热温度,降低工件及母材与空气接触风险;

4.采用性能与材质与目前常规钎料匹配的自钎钎料,降低膏状或液态钎剂的用量。
来源于网络

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http://www.chinasem.cn/article/1092841

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