CN103252595A - 一种连接铜与不锈钢的钎料及其应用和焊接消音器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种连接铜与不锈钢的钎料及其应用和焊接消音器的方法，属于钎料及消音器焊接方法领域。该钎焊焊接材料，其元素及重量百分比为：26-34%的Cu、34-36%的Ag、5-8%的Co、2-4.5%的Li、1-1.5%的Sn、0.2-1.8%的Ni、1.8-2%的B、0.5-1.3%的Mn、0.1-1.4%的Si及0.03%-0.16%的混合稀土，余量为Zn，所述混合稀土由La和Pr组成，La和Pr的质量比等于Cu与Ag的质量比。本发明连接铜与不锈钢的钎料在应用于焊接消音器时，采用火焰焊接，在满足焊接需要的同时，焊接效率高，生产成本低，焊接后消音器的消音效果好，且提高了消音器的使用寿命。

Description

一种连接铜与不锈钢的钎料及其应用和焊接消音器的方法

技术领域

本发明涉及钎料及消音器焊接方法领域，具体地说，涉及一种连接铜与不锈钢的钎料及其应用和焊接消音器的方法。

背景技术

钎焊是利用比母材熔点低的钎料和母材一起加热，在母材不熔化的情况下，使钎料熔化，并润湿及填充母材连接处的间隙，形成焊缝。在钎缝中，钎料与母材互相溶解和扩散，从而形成牢固的结合。钎焊具有加热温度较低、焊件的组织和机械性能变化较小、接头平整光滑、外表美观的优点，而且可以连接不同的材料。但是，钎焊也有明显的缺点，就是钎焊的接头强度比较低，故常采用搭接接头来提供承载能力。同时钎焊的装配要求比较高，必须保证严格的间隙和母材的清洁。实际操作中，要选择合适的加热方式，火焰加热操作的灵活性大，加热时间较长，不同的材料采用不同性质的火焰种类（例如碳化焰、氧化焰、中性焰），感应加热适合于大尺寸工件的钎焊（例如电机端环－导条的钎焊）及大型工件的局部加热，要求加热迅速，工件受热均匀，合金质量好。

制冷设备因受其系统本身影响，在压缩机中消音器来降低噪音，最常用的是抗性消音器，是由突变界面的管和室组合而成的，好象是一个声学滤波器，与电学滤波器相似，每一个带管的小室是滤波器的一个网孔，管中的空气质量相当于电学上的电感和电阻，称为声质量和声阻。小室中的空气体积相当于电学上的电容，称为声顺。与电学滤波器类似，每一个带管的小室都有自己的固有频率。当包含有各种频率成分的声波进入第一个短管时，只有在第一个网孔固有频率附近的某些频率的声波才能通过网孔到达第二个短管口，而另外一些频率的声波则不可能通过网孔，只能在小室中来回反射，因此，我们称这种对声波有滤波功能的结构为声学滤波器。现有的消音器的结构一般是由一个进气管、一个膨胀管（或称为筒体）和一个出气管组成。一般消音器进气管、膨胀管和出气管都采用铜材料制成，由于铜的价格比较高，现在有生产单位开始尝试将膨胀管采用不锈钢材料制成。但是采用铁材料之后，由于进气管和出气管都采用铜材料，所以进气管、膨胀管的连接变成了铜与不锈钢的连接，由于铜与不锈钢的物理性能以及焊接性能的差异，所以在钎焊时存在很大的问题。常见的是钎缝容易产生裂纹、未焊透以及消声性能较差等缺陷，尤其是压缩机在工作时对消音器的冲击力较大，反复的冲击使得合格的钎缝也会出现裂纹，造成消音器的消音性能降低，降低了消音器的使用寿命，所以急需寻找一种专门焊接膨胀管采用不锈钢的焊接材料及新工艺。

目前常用的连接铜与不锈钢的钎料有很多种，但是都不适合消音器的焊接，例如：中国专利号为200910193208.9，公开日2010年04月14日，公开的一种用于不锈铁/铜/不锈钢钎焊的无银铜基钎料的专利文件，该钎料以重量百分比计的元素成分包括:P5.0～7.0%、Sn1.0～10.0%、Si0.1～2.0%、Zr0.1～1.0%和La0.05～0.5%，余量为CU。该发明的无银铜基钎料应用于高频感应压力钎焊一次完成不锈铁/铜/不锈钢异种金属大面积复合钎焊，焊缝剪切强度ΤB≥100MPA，钎料成本仅为AGCUZNSN或AGCUZNSNCD的1/5～1/4，适用于铁磁性复底锅的规模化生产。

中国专利号为201010132507.4，公开日2010年07月21日，公开的一种特种合金稀土银钎料的专利文件，适用于铜与铜合金、硬质合金、碳钢、不锈钢及镍基合金等金属工件的钎焊,属于中温钎焊材料。目前还没有一种性能优异，价格不高的银钎料，从而阻碍了钎焊领域的发展。该发明由Ag、Cu、Sn、Ni、Mn、Li、Si、混合稀土和Zn组成，各组分的重量百分比分别为：25-35%的Ag、32-38%的Cu、1-2.5%的Sn、0.5-2.0%的Ni、0.01-1%的Mn、0.1-1.0%的Li、0.01-0.5%的Si、0.001-0.1%的混合稀土，余量为Zn、混合稀土由镧和铈组成。该发明钎料熔化温度较低，润湿性和流动性好，钎焊接头机械强度高，钎焊工艺性能好。

但是这些钎料钎焊的消声器存在消声性能差的问题，都不适合钎焊消音器。尤其是当压缩机在工作时回对消音器产生较大的冲击力，反复的冲击使得合格的钎缝出现裂纹，造成消音器的消音性能降低，降低了消音器的使用寿命。

发明内容

1、要解决的问题

针对现有焊接材料焊接的消音器消音效果不理想、使用寿命降低的问题，本发明一种连接铜与不锈钢的钎料及其应用和焊接消音器的方法，可以采用火焰焊接，焊接效率高，生产成本低，焊接后消音器的消音效果好，焊接方便。

2、技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种连接铜与不锈钢的钎料，其元素及重量百分比为：26-30%的Cu、34-36%的Ag、5-8%的Co、2-4.5%的Li、1-1.5%的Sn、0.2-1.8%的Ni、1.8-2%的B、0.5-1.3%的Mn、0.1-1.4%的Si及0.03%-0.16%的混合稀土，余量为Zn，所述混合稀土由La和Pr组成，La和Pr的质量比等于Cu与Ag的质量比。

进一步，所述钎料的元素及重量百分比为：30%的Cu、36%的Ag、7%的Co、3.7%的Li、1.3%的Sn、1.6%的Ni、1.8%的B、0.6%的Mn、1%的Si、0.05%的La、0.06%的Pr、20.89%的Zn。

一种焊接消音器的方法，其步骤为：

1）焊前检查，要求消音器进气管外表面和膨胀管内壁光滑平整、无裂纹、无杂质脏污；

2）准备钎料，钎料的成分及重量百分比为26-30%的Cu、34-36%Ag、5-8%的Co、2-4.5%的Li、1-1.5%的Sn、0.2-1.8%的Ni、1.8-2%的B、0.5-1.3%的Mn、0.1-1.4%的Si及0.03%-0.16%的混合稀土，余量为Zn，所述混合稀土由La和Pr组成，La和Pr的质量比等于Cu与Ag的质量比，根据膨胀管接口内径θ、进气管外径λ、膨胀管厚度ξ、进气管厚度μ确定焊丝直径d，其中

并且所述的θ-λ小于等于0.5mm；

3）调定液化石油气、O₂、N₂的压力：其中液化石油气的压力≥0.05MPa、O₂的压力≥0.3MPa、N₂的压力≥0.02Mpa，调整焊枪位置，使得焊枪均布在焊缝周围；

4）设定加热钎焊时间8-10s，开始进行火焰喷焊，所述火焰喷焊的待丝时间

送丝时间 $7.6\frac{d}{\mathrm{\ξ}}s;$

5）安装工件：将进气管装进焊接芯棒上，到位并夹紧，保证进气管无偏斜，将进气管插入膨胀管的进气口端口的孔内，按照步骤3）和步骤4）设定的参数开始焊接；

6）冷却：利用压缩空气对准焊接缝边缘部位进行吹气冷却；

7）取下工件、检查：a、松开进气管口的夹钳，取下产品检查；b、钎缝是否有气孔，是否有未焊透；c、进气管外表面有无明显氧化现象；d、进气管是否发生变形；e、合格品转入下一工序。

进一步地，所述消音器的进气管的材料为紫铜，膨胀管的材料为不锈钢。

进一步地，所述步骤7）如出现异常焊接情况，采用如下处理方式：（1）焊料外流：超出封样要求的，用抛光机进行打磨处理；（2）气孔、针眼：单独放置，统一进行补焊处理，补焊送丝时间1-2S；（3）焊接熔蚀、烧伤：进行拔管后重焊，并全数检查进气管是否有焊料异常凸起，要求无缺陷；（4）进气管上不得用抛光机进行打磨，如进气管上有焊料粘附，要求用锉刀进行手工打磨，打磨后再用百洁布擦试，要求无缺肉现象。

一种连接铜与不锈钢的钎料在消音器焊接时的应用。

3、有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

（1）本发明一种连接铜与不锈钢的钎料，钎料的成分及重量百分比为26-30%的Cu、34-36%Ag、5-8%的Co、2-4.5%的Li、1-1.5%的Sn、0.2-1.8%的Ni、1.8-2%的B、0.5-1.3%的Mn、0.1-1.4%的Si及0.03%-0.16%的混合稀土，余量为Zn，所述混合稀土由La和Pr组成，La和Pr的质量比等于Cu与Ag的质量比，此钎料润湿性、流动性好，能够致密填满消音器进气管与膨胀管接口处的间隙，并且本发明焊接的焊缝材料具有一定的弹性，韧性好；

（2）本发明的钎料焊接后的热膨胀系数介于不锈钢和铜管之间，不会因为热胀冷缩产生了进气管与喷胀管之间发生裂纹；

（3）本发明一种焊接消音器的方法，采用火焰焊接，焊接效率高，生产成本低，焊接后消音器的消音效果好，提高了消音器的使用寿命；

（4）本发明一种焊接消音器的方法，焊接时，加热钎焊时间8-10s，开始进行火焰喷焊，火焰喷焊的待丝时间送丝时间在这个参数下焊接，具有飞溅少，焊接性能好的优点；

（5）本发明一种焊接消音器的方法，根据膨胀管接口内径θ、进气管外径λ、膨胀管厚度ξ、进气管厚度μ确定焊丝直径d，使焊丝始终保持在最合适的半径，得到最佳的焊接效果。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明进行详细描述。

实施例1

一种连接铜与不锈钢的钎料及其应用和焊接消音器的方法，用于加工上海富士通型号为XYQ-FT401006-00的消音器，其步骤为：

1）焊前检查，要求焊件外表面光滑平整、无裂纹凹槽、无杂质脏污；

2）准备钎料，钎料的成分及重量百分比为26%的Cu、34%的Ag、6%的Co、3%的Li、1.2%的Sn、0.6%的Ni、2%的B、0.8%的Mn、0.6%的Si、0.013%的La、0.017%的Pr，25.77%的Zn，膨胀管接口内径为14.1mm、进气管外径为13.7mm、膨胀管厚度0.9mm、进气管厚度为0.9mm、焊丝直径为1.08mm；

3）调定液化石油气、O₂、N₂的压力：其中液化石油气的压力≥0.05MPa、O₂的压力≥0.3MPa、N₂的压力≥0.02Mpa，调整焊枪位置，使得焊枪均布在焊缝周围；

4）设定加热钎焊时间为8s，开始进行火焰喷焊，所述火焰喷焊的待丝时间为3.6s、送丝时间为9.12s；

5）安装工件：将进气管装进焊接芯棒上，到位并夹紧，保证进气管无偏斜，将进气管插入膨胀管的进气口端口的孔内，按照步骤3）和步骤4）设定的参数开始焊接；

6）冷却：利用压缩空气对准焊接缝边缘部位进行吹气冷却；

7）取下工件、检查：a、松开进气管口的夹钳，取下产品检查；b、钎缝是否有气孔，是否有未焊透；c、进气管外表面有无明显氧化现象；d、进气管是否发生变形；e、合格品转入下一工序。步骤7）如出现异常焊接情况，采用如下处理方式：焊料外流：超出封样要求的，用抛光机进行打磨处理；气孔、针眼：单独放置，统一进行补焊处理，补焊送丝时间1-2s；焊接熔蚀、烧伤：进行拔管后重焊，并全数检查进气管是否有焊料异常凸起，要求无缺陷；（4）进气管上不得用抛光机进行打磨，如进气管上有焊料粘附，要求用锉刀进行手工打磨，打磨后再用百洁布擦试，要求无缺肉现象。

该钎料连接铜与不锈钢的钎料在消音器焊接时的应用。

本实施例用于型号为海尔（Haier)KFR-26GW/05的空调后，本方法焊接的消音器比传统技术焊接的消音器相比，比传统焊接工艺焊接的消音器最终降低的噪声为多降低10db。

实施例2

同实施例1，所不同的是，本实施例用于加工珠海格力型号为XYQ-GL505434--00的消音器，步骤2）中钎料的成分及重量百分比为30%的Cu、36%的Ag、7%的Co、3.7%的Li、1.3%的Sn、1.6%的Ni、1.8%的B、0.6%的Mn、1%的Si、0.05%的La和0.06%的Pr，余量为Zn，膨胀管接口内径为13.47mm，进气管外径为13.12mm、膨胀管厚度为0.92mm、进气管厚度为0.92mm，焊丝直径为1.07mm。步骤4）中设定加热钎焊时间为9s，开始进行火焰喷焊，所述火焰喷焊的待丝时间为3.5s、送丝时间为8.8s。

本实施例用于型号为TCL KFRd-25GW/DE22的空调后，比传统焊接工艺焊接的消音器最终降低的噪声为多降低15db。

实施例3

同实施例1，所不同的是，本实施例用于加工珠海格力型号为XYQ-GL405101--00的消音器，步骤2）中钎料的成分及重量百分比为28%的Cu、35%的Ag、7.5%的Co、3%的Li、1.4%的Sn、1.5%的Ni、1.95%的B、1.1%的Mn、1.3%的Si、0.06%的La、0.08%的Pr，14.1%的Zn，膨胀管接口内径的10.84mm、进气管外径为10.64mm、膨胀管厚度为0.94mm、进气管厚度为0.94mm，焊丝直径为1.04mm。步骤4）中设定加热钎焊时间为9s，开始进行火焰喷焊，所述火焰喷焊的待丝时间为3.3s、送丝时间为8.4s。

本实施例用于型号为美的（Midea）KFR-23GW/DY-IF(R3)的空调后，比传统焊接工艺焊接的消音器最终降低的噪声为多降低13db。

实施例4

同实施例1，所不同的是，本实施例用于加工珠海格力型号为XYQ-GL404104-00的消音器，步骤2）中钎料的成分及重量百分比为29%的Cu、36%的Ag、6.3%的Co、4.5%的Li、1.4%的Sn、0.6%的Ni、1.83%的B、1.3%的Mn、0.8%的Si、0.056%的La、0.07%的Pr，13.14%的Zn，膨胀管接口内径为14.1mm、进气管外径为13.9mm、膨胀管厚度1.0mm、进气管厚度为0.8mm，则焊丝直径为1.29mm。步骤4）中设定加热钎焊时间为10s，开始进行火焰喷焊，所述火焰喷焊的待丝时间为3.4s、送丝时间为8.6s。

本实施例用于型号为格力（GREE）KFR-26GW/（26556）FNDe-3的空调后，比传统焊接工艺焊接的消音器最终降低的噪声为多降低12db。

Claims (6)

1.一种连接铜与不锈钢的钎料，其特征在于：其元素及重量百分比为：26-30%的Cu、34-36%的Ag、5-8%的Co、2-4.5%的Li、1-1.5%的Sn、0.2-1.8%的Ni、1.8-2%的B、0.5-1.3%的Mn、0.1-1.4%的Si及0.03%-0.16%的混合稀土，余量为Zn，所述的混合稀土由La和Pr组成，La和Pr的质量比等于Cu与Ag的质量比。

2.根据权利要求1所述的连接铜与不锈钢的钎料，其特征在于：所述钎料按重量百分比计，成分如下：30%的Cu、36%的Ag、7%的Co、3.7%的Li、1.3%的Sn、1.6%的Ni、1.8%的B、0.6%的Mn、1%的Si、0.05%的La和0.06%的Pr，余量为Zn。

3.一种焊接消音器的方法，其步骤为：

1）焊前检查，要求消音器进气管外表面和膨胀管内壁光滑平整、无裂纹、无杂质脏污；

2）准备钎料，钎料的成分及重量百分比为26-30%的Cu、34-36%的Ag、5-8%的Co、2-4.5%的Li、1-1.5%的Sn、0.2-1.8%的Ni、1.8-2%的B、0.5-1.3%的Mn、0.1-1.4%的Si及0.03-0.16%的混合稀土，余量为Zn，所述混合稀土由La和Pr组成，La和Pr的质量比等于Cu与Ag的质量比，根据膨胀管接口内径θ、进气管外径λ、膨胀管厚度ξ和进气管厚度μ确定焊丝直径d，其中

并且所述的θ-λ小于等于0.5mm；

3）调定液化石油气、O₂、N₂的压力：其中液化石油气的压力≥0.05MPa、O₂的压力≥0.3MPa、N₂的压力≥0.02Mpa，调整焊枪位置，使得焊枪均布在焊缝周围；

4）设定加热钎焊时间8-10s，开始进行火焰喷焊，所述火焰喷焊的待丝时间

送丝时间 $7.6\frac{d}{\mathrm{\ξ}}s;$

5）安装工件：将进气管装进焊接芯棒上，到位并夹紧，保证进气管无偏斜，将进气管插入膨胀管的进气口端口的孔内，按照步骤3）和步骤4）设定的参数开始焊接；

6）冷却：利用压缩空气对准焊接缝边缘部位进行吹气冷却；

7）取下工件、检查：a、松开进气管口的夹钳，取下产品检查；b、钎缝是否有气孔，是否有未焊透；c、进气管外表面有无明显氧化现象；d、进气管是否发生变形；e、合格品转入下一工序。

4.根据权利要求3所述的一种焊接消音器的方法，其特征在于：所述消音器的进气管的材料为紫铜，膨胀管的材料为不锈钢。

5.根据权利要求3所述的一种焊接消音器的方法，其特征在于：所述步骤7）如出现异常焊接情况，采用如下处理方式：（1）焊料外流：超出封样要求的，用抛光机进行打磨处理；(2）气孔、针眼：单独放置，统一进行补焊处理，补焊送丝时间1-2s；（3）焊接熔蚀、烧伤：进行拔管后重焊，并全数检查进气管是否有焊料异常凸起，要求无缺陷；（4）进气管上不得用抛光机进行打磨，如进气管上有焊料粘附，要求用锉刀进行手工打磨，打磨后再用百洁布擦试，要求无缺肉现象。

6.一种连接铜与不锈钢的钎料在消音器焊接时的应用。