浸渍钎焊

浸渍钎焊，也叫液体介质中钎焊，它是把焊件局部或整体浸入盐、混合物溶液或钎料溶液中，依靠这些液体介质的热量来实现钎焊的过程。浸渍钎焊使用的液体介质不同而分为两类，盐浴钎焊和熔化钎料中浸沾钎焊。

简介

浸渍钎焊由于液体介质的热量大导热快，能迅速而均匀地加热焊接，钎焊过程是持续的，时间一般不超过2分钟，因此生产效率高，焊件变形，晶粒大小和脱碳等现象都不显著。焊接过程中液体介质不仅隔绝空气，而且保护焊件不受氧化，并且溶液温度能精确地控制在 /-5度范围内，因此，钎焊过程容易实现机械化，有时，钎焊的同时，还能完成淬火，渗碳，软化等热处理过程，由于这些特点，工业上广泛使用它钎焊各种合金。

浸沾钎焊的缺点是耗电多、熔盐蒸气污染严重、劳动条件差。

浸沾钎焊分为盐浴钎焊和金属浴钎焊两种。盐浴钎焊时所用的盐类，多含有氯化物、氟化物和氰化物，它们在钎焊加热过程中会严重地挥发出有毒气体。另外在钎料中又含有挥发性金属，如锌、镉、铍等，这些金属蒸气对人体十分有害，如铍蒸气甚至有剧毒。在软钎焊中所含的有机溶液蒸发出来的气体对人体也十分有害。因此，对上述这些有害气体和金属蒸气，必须采取有效的通风措施进行排除。

另外，在浸沾钎焊过程中，特别重要的是必须把浸入盐浴槽中的焊件彻底烘干，不得在焊件上留有水分，否则当浸入盐浴槽时，瞬间即可产生大量蒸气，使溶液飞溅，发生剧烈爆炸，造成严重的火灾和烧伤人体，在向盐浴槽中添加钎剂时，也必须事先把钎剂充分烘干，否则也会引发爆炸。

ATR密闭机箱是军用电子装备的重要组成部分根据工作环境的需要，要求机箱具有优良的传导散热性能和电磁屏蔽功能，适应防湿热、盐雾和霉菌等环境要求机箱零件表面采用导电氧化，整机喷三防漆，采用全密封设计保证产品防湿热、防盐雾和防霉菌等要求，以适应恶劣的军用环境机箱的侧壁设计为内藏散热翅片的钎焊结构，极大地增加了机箱表面的散热面积对于热功率较大的设备，根据具体的应用环境，采用风冷和液冷等强制冷却方式，从而为机箱内的电子设备提供良好的温度环境。

盐浴钎焊具有生产效率高，炉温均匀性好，焊接过程温度稳定性高，传热均匀，熔化的钎剂对工件氧化物的清理作用强，晶粒长大现象不显著，钉焊过程中液体介质隔绝空气避免工件氧化，焊料流动性好，焊缝强度高，成形美观、饱满，焊接效率高等一系列优点ATR机箱普遍为枢架式结构，组成机箱的零件相互嵌合，焊接面积大在焊接过程中，机箱易变形、钎料易流失和不易保证气密性等问题，是造成焊接工艺的瓶颈。

焊接设备和材料

(1)焊接设备:RDMGS-100-6盐浴炉;RJJ-60-6预热炉;NDRS氢弧点固机:ET6800氯离子测量仪。

(2)焊接材料:LF21。

(3)钎料:GWLHL81-OI ;焊剂ALU-BRAZE 860AF LC。

焊接特点、清洗和焊接工艺试验

由于铝合金对氧的亲合力极大，表面极易生成一层Al2O3氧化膜，熔点很高( 2050℃) ,致密而稳定，比较难以去除例如，在500 - 600℃的钎焊温度下Al2O3氧化膜的厚度达到(1000一2000 ) x 10 -8 mm，阻碍钎料同钎焊金属的润湿和结合，成为钎焊时的主要困难之一为了保证焊接质量，试验过程加强了焊前清洗的控制钎焊前需要仔细清洗焊件，目的是将焊件表面的油渍及厚氧化膜去除具体作法是将所有焊接件先在加缓蚀剂的60℃Na2CO3溶液中煮洗，然后在40℃NaOH溶液中煮洗，再用清水清洗，酸中和光泽处理，并用纯水漂洗后进行烘干。

箱体的装配及焊接工艺流程:清→装夹焊料→装配→预热→盐浴钎焊→焊后清洗。为获得盐浴钎焊工艺参数，我们进行了T形接头焊接试验。通过反复试验工艺参数，将焊缝成形较好的T形接头试件作为优化的工艺参数。然后在此基础上，进行了翅片加盖板的焊接试验，优化后的预热温度为500一540℃，保温2一5min;焊接温度为600一610℃ ,焊接持续时间为5一10min。

预热的目的:首先当组件浸人盐浴时，预热可使热盐温度冲击造成的焊接组件变形减到最小;其次，预热能减少组件对盐浴池的冷却作用。焊接时应尽可能保证密闭通道内空气排出，防止空气被封闭在空腔内阻碍熔盐润湿所有待钎表面。一旦焊接完成，就必须将所有残留在组件上的盐倾倒干净，以方便后道工序的清洗。

盐浴铝钎焊的加热介质是液体熔盐，其主要组成分为两部分:一是碱金属或碱土金属卤化物的混合盐，称为熔盐基质;二是含氟的共晶盐。前者起到维护熔盐基本熔点和粘度的作用，而后者是去除铝氧化膜的关键成分。盐浴铝钎焊过程中氧化膜的去除是一个综合的过程。其中氟化物钎剂是必不可少的去膜成分。氟化物钎剂在钎焊过程中依靠溶胀作用使氧化膜强度下降，同时氧化剂的存在降低了金属的表面张力使钎料易于铺展。

工装设计制造

铝合金钎焊一般要加热到600℃左右，在这个过程中，工件极易变形，尺寸精度不易保证。铝合金钎焊夹具材料一般采用具有耐腐蚀和高温强度的不锈钢材料。采用不锈钢夹具材料时，由于不锈钢和铝合金的热膨胀系数不同，LF21的热膨胀系数为25 x 10-6/℃。

1 Cr18Ni9Ti的热膨胀系数为18 x 10-6/℃。工件从25℃加热到600℃时，当所限尺寸为290mm(机箱宽度)时，铝合金与不锈钢的膨胀量差为1. 18mm;当所限制尺寸为460mm(机箱长度)时，膨胀量差为1. 88mm。在钎焊时，由于不锈钢的刚性远大于铝合金，夹具在刚性固定时铝合金会产生变形。另外，工件在加热和冷却过程中由于速度不均匀也会产生变形。夹具设计时根据工件的不同要求，在保证夹具支撑面平面度和刚性的条件下，在定位处采用不锈钢弹簧支撑，避免刚性定位。

由于夹具的刚性远大于铝合金，为了降低工件的冷却速度，设计一个冷却罩。在工件出炉后立即罩上，使工件与冷空气热交换减少，达到使工件均匀冷却，减少变形的目的。

盐浴钎焊夹具一方面要求抗腐蚀性强;另一方面要求自身重量轻，以减少夹具热容量对盐池温度的影响和高温下自重太大产生的变形。工装设计采用了25mm x25mm x 3mm的方形1Cr18Ni9Ti不锈钢管，弹簧采用了高温耐腐蚀、高弹性材料，并对机箱夹具进行了多次局部结构的改进。改进后的夹具采用了电火花加工，改善了焊接件在夹具中装配的平面度和垂直度，改善了机箱的成形。

焊缝强度拉伸试验

为了确定盐浴焊后的焊缝强度，我们按GB 11363-1989制作拉伸试样。焊接试样的材料为LF21-R，按优化后的工艺参数进行焊接，并按拉伸试样最终尺寸进行加工，焊缝强度满足要求，可以用于产品焊接。

环境试验

为了充分暴露盐浴钎焊后焊缝潜在的缺陷，便于分析，从而采取有效的纠正措施，使ATR机箱满足雷达的使用要求，我们对焊后的工件和试样进行了温度环试验、随机振动试验和湿热试验。

总结

盐浴浸渍钎焊的关键是弹性装夹夹具的设计与焊接参数的分析。因此要求焊接夹具耐蚀、轻质、刚性好，熔盐经过充分的脱水，以保证装配钎缝间隙等。通过对机箱的工艺过程实施，ATR箱体已加工成功，现已进人批量生产阶段。机箱焊缝成形良好，工艺过程稳定，为铝合金框架类零件的加工、装配开辟了全新的局面。其主要优点是钎焊质量高，尤其是那些尺寸大、结构复杂的零件，并对类似零件的设计加工有很大的参考价值。

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