高頻焊用銀焊環(huán)焊圈

銀焊環(huán)高頻焊接指南

 銀焊環(huán)感應(yīng)/高頻加熱是一個(gè)復(fù)雜的釬焊方法，特別適用于高產(chǎn)量的焊接。本文就此予以指南并附有對(duì)其他釬焊方法的指導(dǎo)。
 　　釬焊是熔化的銀焊環(huán)在毛細(xì)管作用下填充工件間隙并形成結(jié)點(diǎn)的連接過(guò)程。這一焊接方法須在高于450℃ 而低于母材的熔解溫度下進(jìn)行。廣泛被認(rèn)同的一種說(shuō)法是工件和填充金屬共享的電子創(chuàng)造出的永久接頭產(chǎn)生了牢固的連接。
近幾年釬焊系統(tǒng)和技術(shù)發(fā)展迅速，運(yùn)用現(xiàn)代的試驗(yàn)設(shè)備，使用者可以發(fā)現(xiàn)新的產(chǎn)品和技術(shù)來(lái)完善這個(gè)古老的冶金連接術(shù)的的特性，多功能性以及經(jīng)濟(jì)性。在過(guò)去的100年，包括氧乙炔炬，控制型環(huán)境爐炬焊和真空爐炬焊等許多釬焊產(chǎn)品和系統(tǒng)都得以發(fā)展。今天釬焊被廣泛用于各個(gè)制造系統(tǒng)，包括空調(diào)制冷業(yè)，家用工具，汽車零部件，工具和機(jī)械，電子元件，船舶航空設(shè)施，農(nóng)業(yè)灌溉以及商業(yè)機(jī)器。
釬焊程序
 　　有效的焊接就是用最低的成本加熱正確的工件部位達(dá)到最優(yōu)的釬焊溫度，這不僅涵括加熱方法還有合適的加熱技術(shù)，以確保銀焊環(huán)的最佳流動(dòng)狀態(tài)。本文將重點(diǎn)討論感應(yīng)釬焊的應(yīng)用和技術(shù)。此類釬焊的獨(dú)特性征使其快速在目前的金屬裝配上得到廣泛應(yīng)用。
感應(yīng)方法
 　　感應(yīng)釬焊與電阻釬焊相似，熱是從電阻到電流產(chǎn)生出來(lái)的。但是也有不同： 大部分釬劑可用于感應(yīng)過(guò)程；因?yàn)闊崾请娡ㄟ^(guò)線圈而非母材產(chǎn)生的，后者部分可能對(duì)釬劑絕緣。
感應(yīng)加熱可以有選擇的進(jìn)行；允許使用者在較小的裝配量或是不能對(duì)工件整體加熱的情況下操作。
感應(yīng)釬焊的溫度通常在幾秒鐘就可以達(dá)到，實(shí)現(xiàn)了其高產(chǎn)性。
感應(yīng)加熱是利用磁場(chǎng)產(chǎn)生電阻來(lái)加熱母材的。金屬鐵具有磁性并且電阻較高，加熱起來(lái)比銅要快和容易許多。所有金屬都可以進(jìn)行感應(yīng)釬焊。近年通過(guò)對(duì)復(fù)雜的鍛造和沖壓工序進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，使得可以進(jìn)行成批生產(chǎn)工藝制造；這些新設(shè)計(jì)就是成本降低的主要因素。
感應(yīng)加熱在焊接中已經(jīng)被證明是有價(jià)值的輔助。它允許快速局部加熱，以最小的強(qiáng)度損失連接高強(qiáng)度的元件。準(zhǔn)確的加熱控制可有效地進(jìn)行持續(xù)的焊接。感應(yīng)加熱對(duì)生產(chǎn)線的適應(yīng)能力使得工件在裝配上可進(jìn)行有策略的布局，如有需要也可通過(guò)電子遙控進(jìn)行加熱和控制，比如腳踏開(kāi)關(guān)控制。
過(guò)程
    釬焊不僅僅是在接頭間隙熔解銀焊環(huán)，接頭必須正確設(shè)計(jì)并達(dá)到要求的公差值，以使填充金屬得以正常流動(dòng)；必須完全清除母材上的氧化物以提供充足的濕潤(rùn)性，防止其表面再度氧化；必須選擇合適的銀焊環(huán)進(jìn)行正常的熔解才能保證毛細(xì)管流動(dòng)。感應(yīng)釬焊的熱是靠在交變磁場(chǎng)中產(chǎn)生感應(yīng)電流的電阻熱來(lái)實(shí)現(xiàn)的過(guò)程。比如說(shuō)，工件的釬焊處位于循環(huán)加熱的感應(yīng)線圈產(chǎn)生的高頻交變磁場(chǎng)中，由感應(yīng)電流的產(chǎn)生電阻熱對(duì)工件予以加熱。每一焊接工作都需要高頻電流和合適的感應(yīng)線圈。
當(dāng)實(shí)施操作時(shí)，感應(yīng)器控制整個(gè)循環(huán)加熱系統(tǒng)，釬焊變?yōu)橐粋€(gè)按鈕式焊接工序。往往只需要幾秒鐘的加熱，要焊接的工件就迅速連接在一起，因此感應(yīng)釬焊適應(yīng)于大批量生產(chǎn)制造，但也因?yàn)槠浼訜崽匦詫?duì)于某些特殊的場(chǎng)合也是適用的。銀焊環(huán)在高溫下熔解產(chǎn)生高強(qiáng)度接頭。可以用感應(yīng)釬焊進(jìn)行連接的金屬包括碳及合金鋼，不銹鋼，鑄鐵，銅及銅合金，鎳及鎳合金還有含一定量鋁的合金。
大部分釬料的形式為絲，帶和粉狀，另外有延展性的預(yù)制合金也可以以墊圈和環(huán)存在。為了控制銀焊環(huán)的使用量，預(yù)制合金允許預(yù)先裝配，這樣可以節(jié)約合金并產(chǎn)生統(tǒng)一的接頭。一個(gè)好的預(yù)制合金應(yīng)該和工件徹底接觸以保證熔解順利進(jìn)行并達(dá)到合適的溫度。
線圈設(shè)計(jì)的重要性
    設(shè)計(jì)線圈的時(shí)候必須考慮與工件的金屬性能相適應(yīng)，并遵循被焊接部位的幾何性。通過(guò)感應(yīng)加熱來(lái)釬焊時(shí)，要特別考慮到加熱的方式，預(yù)置銀焊環(huán)的方法，相配合工件的公差，熱傳導(dǎo)性以及工件的膨脹性。在母材的接頭附近測(cè)試抗張強(qiáng)度往往是失敗的，因此在選擇母材的時(shí)候，不僅要考慮其重量，熱 / 電傳導(dǎo)性，抗腐蝕性和其他性能，還有考慮其抗張強(qiáng)度。
接頭的幾何形狀在強(qiáng)度和經(jīng)濟(jì)上也擔(dān)當(dāng)著重要角色。所有的因素都是平等的，較大的焊接表面比較小的表面產(chǎn)生的切變強(qiáng)度要大，但其所需要的母材及銀焊環(huán)也較多。工程師的目標(biāo)就是盡可能的以最小的焊接表面達(dá)到強(qiáng)度的要求。至于加熱方式，線圈的設(shè)計(jì)也都是同等重要的，要保證接頭在達(dá)到均勻的溫度時(shí)其附近所有區(qū)域都高于熔解溫度。同時(shí)也要求接頭區(qū)域首先達(dá)到焊接溫度以避免銀焊條流到較高溫度區(qū)而熱量散失。
    預(yù)置銀焊環(huán)要想得到較好的效果，那么銀焊環(huán)不應(yīng)該和線圈構(gòu)成一個(gè)封閉的環(huán)路形成感應(yīng)耦合。同時(shí)也要求不管什么時(shí)候都要盡可能的電磁防護(hù)預(yù)置銀焊環(huán)，避免在接頭表面未達(dá)到焊接溫度時(shí)釬料就熔解了；可以通過(guò)把銀焊環(huán)放置在裝配工件內(nèi)部或隱藏在某一元件下來(lái)完成。焊接工件的間隙決定了銀焊條的厚度，并且對(duì)于接頭的強(qiáng)度也有很重要的影響。如果接頭需要達(dá)到最大的強(qiáng)度，那么接頭間隙必須足夠大以允許熔化的釬料通過(guò)，且能夠使熔化的釬劑及在加熱過(guò)程中產(chǎn)生的氣體泄露出去。
理想的接頭間隙為 0.002-0.005 英寸，很多情況下0.006 或是0.008 也是可以接受的。接頭間隙應(yīng)該盡可能避免低于0.001 英寸或是高于0.008 英寸，不僅僅因?yàn)檫@樣會(huì)導(dǎo)致弱的接頭強(qiáng)度，也因?yàn)槠渲圃斐杀据^高。當(dāng)要釬焊相似材料的工件確定其接頭間隙時(shí)，工件的熱膨脹因素必須考慮進(jìn)去并且要留夠充足的空間，這樣在焊接溫度下銀焊環(huán)才能得以填充接頭間隙。
總的來(lái)說(shuō)，在設(shè)計(jì)釬焊時(shí)母材以及銀焊環(huán)本身的強(qiáng)度都要同時(shí)考慮到。要達(dá)到最大的強(qiáng)度，釬焊接頭應(yīng)該設(shè)計(jì)為較大的剪切面而非搭接面。最后，建議在預(yù)置銀焊環(huán)的情況下對(duì)接頭進(jìn)行簡(jiǎn)單的檢查。