CN104668700B - 一种气载式钎剂辅助钎焊的方法与装置 - Google Patents
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Abstract
一种气载式钎剂辅助钎焊的方法与装置，属于材料加工工程中的钎焊(熔钎焊)领域。本发明借助载气式送粉器把粉末态的钎剂与保护气体一起均匀送入到焊接熔池，进入到熔池的钎剂能够均匀的覆盖在焊接区域表面，既能有效消除固态母材表面和熔池中的氧化物，又能降低液态钎料与固态金属表面的界面张力，促进液态钎料在固态金属表面的润湿铺展，形成良好的焊缝成形，提高接头的强度；保护气体能够有效的对熔池进行保护，防止焊缝进一步氧化。本发明具有操作方便，工艺简单的优点。
Description
技术领域
本发明属于材料加工工程中的钎焊(熔钎焊)领域，具体来说就是一种气载式钎剂辅助钎焊(熔钎焊)的方法与装置。
背景技术
镀锌钢板和铝与钢、钛与铝、铜与钢等熔点差别较大的异种金属材料的优质高效连接一直是焊接领域的技术难题。主要是由于镀锌钢板焊接过程中低熔点锌易挥发导致焊缝中形成气孔、接头抗腐蚀性能降低；而异种金属因物理性能的差异，导致焊接工件变形较大，接头处存在较大的残余应力；化学性能的差异则导致接头易氧化和生成脆性的金属间化合物，两者均致使焊接接头力学性能降低。
近年来，关于镀锌钢板钎焊及异种金属熔钎焊受到越来越多的重视，依据钎焊(熔钎焊)热源类型主要分为：激光焊和电弧焊两种方式，激光焊是利用高能量密度的激光束作为热源进行焊接的一种高效精密的焊接方法，它具有能量密度高、深熔透、高精度、适应性强的优点；电弧焊作为传统的焊接方法具有成本低，加热范围宽等优点。
关于钎剂辅助钎焊(熔钎焊)技术方面的专利，如中国专利公开号CN101434014A发明创造的名称为“一种适用于铝合金/不锈钢异种金属电弧熔钎焊的钎剂”，其构成方法是将配好的钎剂提前涂覆在清理过的不锈钢表面，然后借助电弧进行熔钎焊实验，利用预涂的钎剂提高液态钎料在固态钢表面的润湿铺展，从而提高接头力学性能。其不足之处在于工艺复杂，钎剂涂覆在钢表面易造成不均匀，其促进润湿能力有限，且与钢表面粘结性差，在电弧磁吹力的作用下很容易剥落，影响了焊接过程的稳定性，焊缝成形能力差。
发明内容
本发明目的是克服现有钎剂在固态母材表面涂敷不均匀且工艺复杂，激光或电弧焊接条件下因钎剂容易挥发引起焊缝中产生气孔，液态钎料润湿铺展性差等缺点，提供了一种气载式钎剂辅助钎焊(熔钎焊)的方法与装置。
为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案实现的：
借助载气式送粉器把粉末态的钎剂与保护气体一起均匀送入到焊接熔池，进入到熔池的钎剂能够均匀的覆盖在焊接区表面，既有效消除固态母材表面和熔池中的氧化物，保护工件和液态钎料在钎焊过程中免于氧化，又能降低液态钎料与固态金属表面的界面张力，促进液态钎料在固态金属表面的润湿铺展，形成良好的焊缝成形，提高接头的强度。
本发明一种气载式钎剂辅助钎焊的方法主要包括以下步骤：
(1)将配置好的细颗粒钎剂装入送粉器粉斗，保护气体通入送粉器，调整送入气体流量，使粉末状钎剂既容易输送，又避免钎剂吹散开。
(2)配好工件，使焊接热源(激光或电弧)对准焊接部位，并保持焊丝方向-焊接热源方向-送粉嘴方向相交于同一点。
(3)焊接过程中，先启动焊接热源(激光或电弧)与送粉器，待稳定后再启动焊丝送进系统。
气载式钎剂辅助钎焊的装置由焊丝送进系统、焊接热源、送粉系统组成，焊丝送进系统包括：焊丝、送丝嘴；焊丝在送丝嘴的内部；焊接热源和工件构成焊接系统；送粉系统包括：粉斗、送粉管、粉嘴组成；粉斗与粉嘴通过送粉管连接。
气载式钎剂辅助钎焊的工艺参数可取为焊接速度0.2-5m/min，送丝速度0.5-10m/min，送粉器气体流量2-10L/min，粉轮转速20-90转/min,焊丝直径φ0.8-3.2mm，焊丝与工件间夹角为10-45°，送粉嘴与工件夹角为20-70°。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)突破了传统钎焊(熔钎焊)焊接中钎剂添加方式，提供了一种钎剂辅助钎焊(熔钎焊)方法的新思路，利用保护气体与钎剂混合输送到熔化金属中辅助钎焊(熔钎焊)的方法具有操作方便，工艺简单的优点。
(2)保持原有焊接方法优点的条件下，钎剂在熔化金属中分布更加均匀，提高了钎剂的利用率,进入到熔池中的钎剂与液态金属充分混合，既能有效消除固态母材表面和熔池中的氧化物，又能降低液态钎料与固态金属表面的界面张力，促进液态钎料在固态金属表面的润湿铺展，形成良好的焊缝成形，提高接头的强度。
(3)保护气体既能促使钎剂进入到熔池中，又能够对熔池进行有效保护，防止焊缝进一步氧化。
附图说明
图1为一种气载式钎剂辅助钎焊的方法与装置的示意图；1、焊接热源(激光或电弧)；2、送粉器粉斗；3、送粉管；4、粉嘴；5、工件；6、送丝嘴；7、焊丝；8、焊丝送进系统。
附图给出的气载式钎剂辅助钎焊的方法与装置的示意图，仅为帮助理解本发明的要点，在实际应用中可根据具体情况进行改造，并不局限于本结构。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。
具体实施方式一：本发明气载式钎剂辅助钎焊的方法与装置，首先是送粉器系统，钎剂装入到送粉器粉斗2中，然后调节气流量，使钎剂既能顺利从粉嘴4中喷出，又不会太分散；安装工件5，使焊接热源1正好对准待焊位置；调整焊丝7方向-焊接热源1方向-粉嘴4方向相交于同一点，焊接过程中先开启焊接热源与气载钎剂系统，待稳定后，再开始送丝。
在上述钎焊(熔钎焊)过程中，通过对焊接热源线能量、焊接速度、送丝速度、气流量、粉轮转速的调节、获得合理的焊接工艺参数范围，利用该参数范围获得理想的钎焊(熔钎焊)焊接接头。
具体实施方式二：采用图1所示装置进行气载式钎剂辅助TIG在钢表面的堆焊实验，焊丝为φ1.0mm的Al-12Si焊丝，钢板为316不锈钢，焊接电流为90A，焊接速度0.3m/min，送丝速度3.0m/min，粉轮速度40转/min，气体流量3L/min。
具体实施方式三：采用图1所示装置进行气载式钎剂辅助光纤激光在钢表面的堆焊实验，焊丝为φ1.2mm的Al-5Mg焊丝，钢板为316不锈钢板，焊接参数为：激光功率1800W，焊接速度0.5m/min，送丝速度3.5m/min，粉轮转速40转/min，气体流量3L/min。
Claims (1)
1.一种气载式钎剂辅助钎焊的方法，其特征在于，辅助钎焊装置由焊丝送进系统(8)、焊接热源(1)、送粉系统组成；焊丝送进系统(8)包括：焊丝(7)、送丝嘴(6)；焊丝(7)在送丝嘴(6)的内部；焊接热源(1)和工件(5)构成焊接系统；送粉系统包括：送粉器粉斗(2)、送粉管(3)、粉嘴(4)；送粉器粉斗(2)与粉嘴(4)通过送粉管(3)连接；装配工件(5)使焊接热源(1)对准焊接部位，并保持焊丝方向-焊接热源方向-送粉嘴方向相交于同一点；焊接过程中粉末态钎剂与保护气体一起均匀送入到熔池中，钎剂均匀的覆盖在焊接区表面，起到消除固态母材表面和熔池中的氧化物和促进液态钎料在固态金属表面的润湿铺展的作用，又能利用保护气体保护液态熔池；工艺参数范围为：焊接速度0.2-5m/min，送丝速度0.5-10m/min，送粉器气体流量2-10L/min，粉轮转速20-90转/min,焊丝直径φ0.8-3.2mm，焊丝与工件间夹角为10-45°，送粉嘴与工件夹角为20-70°。
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