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銅管接頭焊接技術,釬焊技術

[ 關鍵詞:銅管接頭焊接技術 發表日期:2021-09-16 09:03:22 ]

  本文中銅管接頭焊接技術,釬焊技術為高專業性文章,包括釬焊原理、充氮保護、接頭安裝、調節火焰、焊炬及焊嘴選擇、加熱、加入釬料釬劑、加熱保持、釬焊缺陷及處理對策,內容全面。

一、釬焊原理

1、釬焊原理

  釬焊是利用液態釬料填滿釬焊金屬結合面的間隙面形成牢固接頭的焊接方法, 其工藝過程必須具備兩個基本條件:

(1)液態釬料能潤濕釬焊金屬并能致密的填滿全部間隙;

(2)液態釬料與釬焊金屬進行必要的物理、化學反應達到良好的金屬間結合。

2、液態釬料的填縫原理

  釬焊時,液態釬料是靠毛細作用在釬縫間流動的,這種液態釬料對母材金屬的浸潤和附著的能力稱之為潤濕性。液態釬料對釬焊金屬的潤濕性越好,則毛細作用越強,因此填縫會更充分。影響釬料潤濕性的因素有以下方面:

(1)釬料和焊件金屬成分影響

  若釬料和釬焊金屬在液態不互溶和固態不互溶,也不形成化合物,則它們之間的潤濕性很差;若能液態互溶、固態互溶或形成化合物,則它們之間的潤濕性很好。

(2)釬焊溫度的影響

  溫度的升高,可明顯地改善潤濕性。但溫度過高,潤濕性太好,會造成釬料流失,還會因過火而產生熔蝕現象。因此,在釬焊過程中,選擇合適的釬焊溫度是很重要的。

(3)焊件金屬表面清潔度

  金屬表面的氧化物及油污等雜質會阻礙釬料與焊件金屬的接觸,使液態釬料聚成球狀而很難鋪展,因此,釬焊時必須保證焊件金屬接頭處表面清潔。

(4)焊件金屬表面粗糙度

  通常釬料在粗糙表面的潤濕性比光滑面好。 這是由于縱橫交錯的紋路對液態釬料起到特殊的毛細作用。

3、焊接工藝參數

材料組合 釬料參數 焊接溫度
銅一一銅 磷、銅釬料 735—840 ℃
銅一一黃銅 含銀2% 650-750 ℃

二、充氮保護

1、充氮可以采用預封方式,也可以邊通氮邊焊接方式;

2、通氮工藝要求:

管徑 焊接時流量 焊接后冷卻 備注
φ 10以下 4L/min以上 5S以上 防余熱氧化
φ 10以上 6L/min以上 10S以上 防余熱氧化

3、當操作工位缺乏流量檢測裝置時,以手感氮氣出口有微微氣流沖出為限;

4、通氮氣時入口不能帶進空氣。

三、接頭安裝

  釬焊的接頭形式有對接、搭接、 T 型接、卷邊拉及套接等方式,制冷系統所采用的均為套接方式,不得采用其它接頭方式。

1、釬焊間隙

  釬焊接頭的安裝須保證合適均勻的釬縫間隙,針對所使用的銅磷釬料,要求釬縫間隙(單邊)在0.05mm~0.10mm 之間。

間隙過大:會破壞毛細作用而影響釬料在釬縫中的均勻鋪展,另外,過大的間隙也會在受壓或振動下引起焊縫破裂和出現半堵或堵現象。

間隙過小:會防礙液態釬料的流入,使釬料不能充滿整個釬縫使接頭強度下降。

釬縫間隙不均勻:會妨礙液態釬料在釬縫中的均勻鋪展,從而影響釬焊質量。

2、套接長度

對于套接形式的釬焊接頭,選擇合適的套接長度是相當重要的。

一般銅管的套接長度在 5mm-15mm , (注:壁厚大于 0.6mm 直徑大于 8mm 的管,其套接長度不應小于 8mm);毛細管的套接長度在 10mm-15mm 。

若套接管長度過短易使接頭強度(主要指疲勞特性和低溫性能)不夠,更重要的是易出現焊堵現象。

3、焊槍的操作

焊槍的拿握方法:

用右手第 3、4、5 根手指和手的掌心,輕輕地握住

用右手第 1、2 手指夾住氧氣閥門

閥門操作:

用右手第 1、2 手指打開關閉氧氣用閥門

用左手第 1、2 手指打開關閉乙炔氣閥門

焊槍的拿握及閥門操作

四、調節火焰

1、焊接氣體的組成

  焊接氣體由助燃氣體(氧氣)和可燃氣體(液化石油氣 ---LPG)兩部分組成, LPG 的主要成分是丙烷( C3H8)、丁烷( C4H10)及一定量的丙烯( C3H6)和丁烷( C4H8)等碳氫化合物。此外為了增加液態釬料潤溫性及防止銅管外表被氧化,在 O2-LPG混合氣體中加入了氣體助焊劑(其主要成分為硼酸三甲酯,要求含量為 55-65%),三種氣體混合物燃燒溫度可達 2400 攝氏度。

2、火焰的分類

  O2-LPG 氣體火焰可根據氧氣與 LPG 的混合比不同 ,有三種不同性質的火焰:氧化焰、中性焰和還原焰(亦叫碳化焰) ,三種火焰。

  如圖所示。當 O2 與 LPG的體積比為 3.5 時為中性焰,小于 3.5 時為還原焰,大于 3.5 時則為氧化焰。

釬焊火焰的分類

3、火焰調節方法

  首先打開 LPG 氣閥,點火后調節氧氣閥調出明顯的碳化焰后再緩慢調大氧氣閥直到白色外焰距藍色2~4mm ,此時外焰輪廓已模糊,即內焰與焰心將重合,此時的火焰為中性焰,再調大氧氣則變為氧化焰,氧化焰的焰心呈白色,其長度隨氧氣量增大而變短。 焊接銅管時應使用中性焰,盡量避免用氧化焰和碳化焰,氣體助焊劑流量大小則需調到外焰呈亮綠色 ,另外也可依據焊后銅管的顏色來調節氣體助焊劑 ,當焊后銅管有變黑的傾向時 ,則應調大氣體助焊劑的流量 ,直到焊后銅管呈紫色為止。

焊接時,氧氣與 LPG的壓力選擇如下表:

焊接材料 釬料 釬劑 供氣壓力(MPa)
LPG O2
紫銅一一紫銅

磷銅釬料

氣體助焊劑 0.05-0.09 0.4-0.8
黃銅一一紫銅
鋼一一銅 銀釬料 氣體助焊劑+固體助焊劑

五、焊炬及焊嘴選擇

  使用通用焊炬進行釬焊時,最好使用多孔噴嘴(通常叫梅花嘴) ,此時得到的火焰比較分散,溫度比較適當,有利于保證均勻加熱。焊炬及焊嘴的選擇見下表:

1、焊炬的選擇

銅管直徑(mm) ≤ 12.7 12.7~19.05 ≥ 19.05
焊炬型號 H01-6 H01-12 H01-02

2、焊嘴的選擇

銅管直徑
(mm)
≥ 16 12.7~9.53 9.53~6.35 ≤ 6.35和毛細管
單孔嘴型 3號 2號 1號 /
梅花嘴型 4號 3號 2號 1號

  以上兩表是選擇焊炬和焊嘴的一般原則,在實際選擇中,還應考慮銅管的壁厚。也就是說,必須根據銅管的直徑和壁厚,綜合選擇焊炬和焊嘴。

六、加熱

  針對現有的情況,焊接有三種位置:豎直焊、水平焊、倒立焊。如下圖所示:

銅管接頭焊接三種位置

  三種施焊方式,加熱方法如下圖所示,管徑大且管壁厚時,加熱應近些。為保證接頭均勻加熱,焊接時使火焰沿銅管長度方向移動,保證杯形口和附近 10mm 范圍內均勻受熱,但倒立焊時,下端不宜加熱過多,若下端銅管溫度太高,則會因重力和鋪展作用使液態釬料向下流失。

銅管接頭焊接加熱方法

注:焊棒的中間部位碰到母材時,一次會熔化很大量,將導致:

(1)焊材只停留在表面,不滲透

(2)空氣不容易出來,易導致氣泡

注意事項:

a)管徑較大時應選用大號的焊嘴,反之則用小號的焊嘴;

b)毛細管焊接時應盡可能避免直接對毛細管加熱;

c)管壁厚度不同時應著重對厚壁加熱;

d)螺紋管釬焊時,加熱和保溫時間比光銅管的時間要短些,以防釬料流失;

e)先加熱插入接頭中的銅管,使熱量傳導至接頭內部。

七、加入釬料、釬劑

1、釬料加入方法

  當銅管和杯形口被加熱到焊接溫度時呈暗紅色,需從火焰的另一側加入釬料,如果釬焊黃銅和紫銅,則需先加熱釬料,焊前涂覆釬劑后方可焊接。

釬料從火焰的另一側加入,有三方面的考慮:

其一:防止釬料直接受火焰加熱而因溫度過高使釬料中的磷被蒸發掉,影響焊接質量。

其二:可檢測接頭部分是否均勻達到焊接溫度。

其三: 釬料從低溫側向高溫潤濕鋪展, 低溫處釬料填縫速度慢, 所以讓釬料在低溫處先熔化、 先填縫,而高溫側填縫時間要短些,這樣可使釬料不致于在低溫處填縫不充分而高溫側填縫過度而流失,也就是使釬料能均勻填縫。

  焊接時,可能出現焊料成球狀滾落到接合處而不附著于工件表面的現象,可能的原因是:被焊金屬未達到焊接溫度而焊料已熔化或被焊金屬不清潔。

2、釬料的用量

  以磷銅釬料(φ 2× 500mm )為例,在合理的間隙條件下,通過實際測量,與銅管直徑相對應的釬料用量標準如下表:

銅管直徑(mm ) 消耗重量(g) 消耗長度(mm )
φ 6.35 0.35 10
φ 9.53 0.36 11
φ 12.7 0.57 15
φ 15.88 1.12 33
φ 19.05 1.55 44
φ 22 1.92 44.6
φ 25.4 2.97 83
φ 28 3.91 110
φ 31.75 4.67 130

八、加熱保持

  當觀察到釬料熔化后,應將火焰稍稍離開工件,焊嘴離焊件 40-60mm 范圍,等釬料填滿間隙后,焊炬慢慢移開接頭,繼續加入少量釬料后再移開焊炬和釬料。

九、焊后處理

  焊后應清除焊件表面的雜物,特別是黃銅與紫銅焊接后應用清水清洗或砂紙打磨焊件表面,以防止表面被腐蝕而產生銅綠,自動焊接時應用最后一排槍噴出出氣體助焊劑的氛圍中冷卻,防止高溫的銅管在冷卻過程中被氧化。

注意事項:

a)目視檢查釬焊部位,不應有氣孔、夾渣、未焊透、搭接未溶合等;

b)去除表面的焊劑和氧化膜;

c)用水冷卻的部件,必須用氣槍吹干水份;

d)按規定定置擺放所有部件,避免碰傷、損壞。

十、常見釬焊缺陷及處理對策

缺陷 特征 產生原因 處理措施 預防措施
釬焊
未填
滿
接頭間隙部分未填滿 1.間隙過大或過小;
2.裝配時銅管歪斜;
3.焊件表面不清潔;
4.焊件加熱不夠;
5.軒料加入不夠.
對未填滿
部分重焊
1.裝配間隙要合適;
2.裝配時銅管不能歪斜;
3.焊前清理焊件;
4.均勻加熱到足夠溫度;
5.加入足夠釬料.
釬縫
成形
不良
釬料只在一面填縫,
未完成圓角,釬縫表
而粗糙
1.焊件加熱不均勻;
2.保溫時間過長;
3.焊件表面不清潔.
補焊 1.均勻加熱焊件接頭區域;
2.釬焊保溫時間適當;
3.焊前焊件清理干凈.
氣孔 釬縫表面或內部有氣孔 1.焊件清理不千凈;
2.軒縫金屬過熱;
3.焊件潮濕.
清除釬縫
后重焊
1.焊前清理焊件;
2.降低釬焊溫度;
3.縮短保溫時間;
4.焊前烘干焊件.
夾渣 釬縫中有雜質 1.焊件清理不千凈;
2.加熱不均勻;
3.間隙不合適.
4.釬料雜質量較高;
清除釬縫
后重焊
1.焊前清理焊件;
2.均勻加熱;
3.合適的間隙.
表面
侵蝕
釬縫表而有凹坑或
燒缺
1.釬料過多;
2.釬縫保溫時間過長;
機械磨平 1.適當釬焊溫度;
2.適當保溫時間.
焊堵 銅管或毛細管全部
或部分堵塞
1.釬料加入太多;
2.保溫時間過長;
3.套接長度太短.
4.間隙過大:
拆開清除
堵塞物后
重焊
1.加入適當釬料;
2.適當保溫時間;
3.適當的套接長度.
氧化 焊件表面或內部被
氧化成黑色
1.使用氧化焰加熱;
2.未用霧化助焊劑;
3.內部未充氮保護或充氮不夠.
打磨除處
氧化物并
烘干
1.使用民情性焰加熱;
2.使用霧化助焊劑;
3.內部充氮保護.
釬料 釬料流到不需釬料
的焊件表面或滴落
1.釬料加入太多;
2.直接加熱軒料;
3.加熱方法不正確.
表面的釬
料應打磨
1.加入適量釬料;
2.不可直接加熱釬料;
3.正確加熱.
泄漏 工作中出現泄漏現象 1.加熱不均勻;
2.焊縫過熱而使磷被蒸發;
3.焊接火焰不正確,造成
結碳或被氧化;
4.氣孔或夾渣.
拆開清理
后重焊或
補焊
1.均勻加熱,均勻加入釬料;
2.選擇正確火焰加熱;
3.焊前清理焊件;
4.焊前烘干焊件
過燒 內、外表面氧化皮
過多,并有脫落現
象(不靠外力,自然
脫落)所焊接頭形
狀粗糙,不光滑發
黑,嚴重的外套管
有裂管現象
1.釬焊溫度過高(過高使用了氧化焰)
2.釬焊時間過長
3.己焊好的口又不斷加熱、填料
用高壓氮對
銅管內外吹
1.控制好加熱時間
2.控制好加熱的溫度

十一、補焊的技術要求

  補焊是針對釬焊接頭有缺陷的現象進行的一種補救措施,但不是所有有質量缺陷的接頭都能采用此法。

1、不能采用補焊的幾種接頭

  A.已經過燒的接頭。

  B.接頭處的銅管已經熔蝕。

  C.接頭處開裂現象嚴重(一般大于 2 mm)。

  D.已經補焊過一次的接頭。

  C.接頭處的銅管已經嚴重變薄。

2、能采用補焊的幾種接頭

  A.接頭間隙部分未填滿。

  B.釬料只在一面填縫 ,未完成圓角 ,釬縫表面粗糙。

  C.釬縫中有雜質(清除釬縫后重焊) 。

  D.有漏現象(未補焊過)。

  E.焊縫有氣孔。

  F.接頭部位及外套管臂焊瘤太大(超過 2mm),需用外焰進行加熱而且方向要向焊口處撥動。

3、補焊使用釬料應注意的事項:

(1)對于臂厚大于 0.5mm 的銅管,可以采用普通的銅磷釬料進行補焊。

(2)對于臂厚小于 0.45mm 的銅管,可以采用含銀釬料進行補焊。