CN113305386B - 盐保护的无钎剂钎焊方法及钎焊装置 - Google Patents

盐保护的无钎剂钎焊方法及钎焊装置 Download PDF

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Abstract

本申请涉及钎焊技术领域，尤其是涉及一种盐保护的无钎剂钎焊方法，盐保护的无钎剂钎焊方法包括如下步骤：组装待焊接的钎焊接头，随后用盐包裹待焊接的钎焊接头；对包裹有盐的待焊接的钎焊接头进行加热，完成焊接。本申请提供的盐保护的无钎剂钎焊方法中，采用盐保护钎焊，能够对钎焊接头起到很好的保护作用，而且对环境要求低，此外，盐属于绿色无污染的物质，而且焊接完成后盐可重复使用，成本较低廉，而且焊后的接头较易清洗。

Description

盐保护的无钎剂钎焊方法及钎焊装置
技术领域
本申请涉及钎焊技术领域，尤其是涉及一种盐保护的无钎剂钎焊方法及钎焊装置。
背景技术
目前，对于要求质量高的产品和易氧化材料的焊接，采用在真空环境、还原性气体或惰性气体环境下进行钎焊的方法，对设备或环境比较依赖，具体三种状态的钎焊要求为：真空环境钎焊需要一定的真空度，因此设备要求具有较好的密封性能；还原性气体或惰性气体环境钎焊，需要使用还原性气体或惰性气体，且气体使用过后一般不进行回收。上述三种方法成本相对较高，因而，现在急需一种成本低廉、对焊接环境要求低的绿色无污染的无钎剂钎焊方法。
发明内容
本申请的目的在于提供一种盐保护的无钎剂钎焊方法及钎焊装置，在一定程度上解决了现有技术中存在的急需一种成本低廉、对焊接环境要求低的绿色无污染的无钎剂钎焊方法的技术问题。
本申请提供了一种盐保护的无钎剂钎焊方法，包括如下步骤：
组装待焊接的钎焊接头，随后用盐包裹所述待焊接的钎焊接头；
对包裹有盐的所述待焊接的钎焊接头进行加热，完成焊接。
在上述技术方案中，进一步地，用于包裹所述待焊接的钎焊接头的所述盐内添加有石墨粉。
在上述任一技术方案中，进一步地，所述石墨粉和所述盐按如下质量百分比设置：石墨：5%~15%、盐：95%~85%。
在上述任一技术方案中，进一步地，所述盐的粒度为100目~200目，所述石墨粉的粒度为50目~100目。
在上述任一技术方案中，进一步地，组装完成的所述待焊接的钎焊接头为第一待焊件和第二待焊件之间夹设有钎料的结构。
在上述任一技术方案中，进一步地，所述盐包括氯化钠、亚硝酸钠、氯化镁以及氟化钙，且按照如下质量百分比设置NaCl≥95%，氯化镁≤0.5%。在上述任一技术方案中，进一步地，所述对包裹有盐的所述待焊接的钎焊接头进行加热，完成焊接的步骤之后还包括如下步骤：冷却结束后，清理钎焊接头。
在上述任一技术方案中，进一步地，采用电阻加热或者感应加热的加热方式对包裹有盐的所述待焊接的钎焊接头进行加热。
在上述任一技术方案中，进一步地，所述盐保护的无钎剂钎焊方法中的钎焊工艺不包括火焰钎焊和炉中钎焊。
本申请还提供了一种钎焊装置，应用于上述任一技术方案所述的盐保护的无钎剂钎焊方法，因而，具有该方法的全部有益技术效果，在此，不再赘述。
在上述技术方案中，进一步地，所述钎焊装置包括承载构件以及焊接加热机构，所述承载构件的内部中空且其两端部形成有开口，所述承载构件的内部用于承载包裹有盐的所述待焊接的钎焊接头；所述焊接加热机构用于对包裹有盐的所述待焊接的钎焊接头加热。
在上述任一技术方案中，进一步地，所述承载构件呈圆柱状，或者所述承载构件呈圆锥台状；和/或
所述承载构件为不导电且耐1000℃以上温度的容器。
与现有技术相比，本申请的有益效果为：
本申请提供的盐保护的无钎剂钎焊方法中，采用盐保护钎焊，能够对钎焊接头起到很好的保护作用，而且对环境要求低，此外，盐属于绿色无污染的物质，而且焊接完成后盐可重复使用，成本较低廉，而且焊后的接头较易清洗。
本申请提供的钎焊装置，能够实现对待焊接的钎焊接头进行焊接，焊接后的接头性能好。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的盐保护的无钎剂钎焊方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的钎焊装置应用于焊接时的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的钎焊装置应用于焊接时的结构又一示意图；
图4为本申请实施例提供的陶瓷管的结构示意图。
附图标记：
1-承载构件，2-第一待焊件，3-第二待焊件，4-钎料，5-盐，6-陶瓷管。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
通常在此处附图中描述和显示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。
基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
下面参照图1至图4描述根据本申请一些实施例所述的盐保护的无钎剂钎焊方法及钎焊装置。
实施例一
参见图1所示，本申请的实施例提供了一种盐保护的无钎剂钎焊方法，包括如下步骤：
步骤100、组装待焊接的钎焊接头，随后用盐5包裹待焊接的钎焊接头；
组装完成的待焊接的钎焊接头为第一待焊件2和第二待焊件3之间夹设有钎料4的结构。
步骤200、对包裹有盐5的待焊接的钎焊接头进行加热，完成焊接。
钎焊过程中，靠近焊接材料的部分盐5融化，起到有效隔绝空气的作用，减少钎焊接头的氧化，而且焊接完成后，盐5在冷却过程中凝固，还能起到保护钎焊接头的作用。
经过以上分析可知，在多种盐保护的无钎剂钎焊方法中，采用盐保护钎焊，能够对钎焊接头起到很好的保护作用，而且对环境要求低，此外，盐5属于绿色无污染的物质，而且焊接完成后盐5可重复使用，成本较低廉，而且焊后的接头较易清洗。
本申请提供的盐保护的无钎剂钎焊方法中不适宜采用火焰钎焊和炉中钎焊，主要是因为这两种钎焊工艺过程中，盐容易发生全部融化，导致盐流失，而且火焰钎焊工艺中，盐还会阻碍火焰传热等。
在该实施例中，优选地，用于包裹待焊接的钎焊接头的盐5内添加有石墨粉。
根据以上描述可知，盐5中添加石墨粉还原性材料，加热过程中消耗盐5间隙中的氧气，进一步保护钎焊接头。添加石墨粉的技术方案适合钎焊温度高于600℃。
在该实施例中，优选地，石墨粉和盐5按如下质量百分比设置：石墨：5%~15%、盐5：95%~85%。
根据以上描述构可知，采用上述比例的盐5和石墨的混合物，既保证有足够的盐5用于减少钎焊接头的氧化，保证钎焊接头的质量，又有足够的石墨在加热过程中消耗盐5间隙中的氧气，进一步保护钎焊接头。
其中，优选地，盐包括氯化钠、亚硝酸钠、氯化镁以及氟化钙，且按照如下质量百分比设置NaCl≥95%，氯化镁≤0.5%。
其中，优选地，盐5的粒度为100目~200目，石墨粉的粒度为50目~100目。
采用上述较小颗粒度的盐5和石墨粉，能够保证填充密度，保证填充孔隙率小，防氧化效果更好。
在该实施例中，优选地，对包裹有盐5的待焊接的钎焊接头进行加热，完成焊接的步骤之后还包括如下步骤：冷却结束后，清理钎焊接头，保证钎焊接头的清洁，而且由于本申请采用的是盐包裹，更加便于清理。
在该实施例中，优选地，对包裹有盐5的待焊接的钎焊接头进行电阻加热，也即分别对第一待焊件2和第二待焊件3通电流，其中，电流为20KA~24KA，通电时间为250ms~400ms，焊接效率高。
当然，不仅限于上述加热方式，还可采用感应加热等。
实施例二
本申请的实施例还提供一种钎焊装置，应用于上述任一实施例所述的盐保护的无钎剂钎焊方法，因而，具有该方法的全部有益技术效果。
在该实施例中，优选地，如图2和图3所示，钎焊装置包括承载构件1以及焊接加热机构，承载构件1的内部中空且其两端部形成有开口，承载构件1的内部用于承载包裹有盐5的待焊接的钎焊接头，此处注意，可以是整个端部完全形成开口，也可以是整个端部的部分结构形成有开口，即存在一部分遮挡的结构，根据实际需要选择。
焊接加热机构用于对置于其承载构件1内的包裹有盐5的待焊接的钎焊接头加热，其中，优先地，焊接加热机构可为电阻钎焊设备或者感应钎焊设备（主要利用感应加热线圈加热）。
根据以上描述的结构可知，利用本钎焊装置进行钎焊的过程如下：
首先将组装好的待焊接的焊接接头放置到承载构件1内，形成待焊接的焊接接头的第一待焊件2的另一端由承载构件1的第一开口端延伸至外部，形成待焊接的焊接接头的第二待焊件3的另一端由承载构件1的第二开口端延伸至外部，而后向承载构件1和待焊接的焊接接头之间的空隙填充盐5（尤其当承载构件1的底端部完全形成开口，在装盐5时，需要用遮挡物遮挡住开口，填充完在移除，由于盐5填充的较密实，当填充完成焊接时从开口掉落得较少），直到填充得较为密实则停止填充操作，最后将组装好的上述结构立起沿着竖直方向放置（不仅限于此放置方向，可根据实际需要选择），再利用焊接加热机构对待焊接的焊接接头进行加热进行焊接。
在上述的钎焊过程中，靠近焊接材料的部分盐5融化，起到有效隔绝空气的作用，减少钎焊接头的氧化，而且焊接完成后，盐5在冷却过程中凝固，还能起到保护钎焊接头的作用，而且上述过程对环境要求低，此外，盐5属于绿色无污染的物质，而且焊接完成后盐5可重复使用，成本较低廉，而且焊后的接头较易清洗。
在该实施例中，优选地，如图2所示，承载构件1呈圆柱状，方便加工制造。
当然，不仅限于此，如图3所示，承载构件1还可呈圆锥台状，尤其当下端开口为全敞开时，采用圆锥台状使得下端开口不易漏料。
在该实施例中，优选地，承载构件1为不导电，更加安全可靠，且耐1000℃以上温度的容器，使得其在钎焊加热的过程中不易融化。
综上，结合上述实施例一的方法以及实施例二的装置，具体针对几种不同材质的待焊接的钎焊接头进行焊接加以举例说明：
首先，按照预设对不同材料的钎焊接头进行装配。
其中，（1）第一母材也即第一待焊件2：直径20mm，长20mm棒材；第二母材也即第二待焊件3：直径20mm，长20mm棒材；
所使用的钎料规格为：直径20mm，厚度为0.2mm薄片；钎剂的规格为：粉状，粒度为200目；使用内径为22mm，长度为38mm的陶瓷管6，作为盐5包裹容器也即承载构件1，具体参见图4所示。
（2）关于母材的选择：第一种、第一母材可选用钢，第二母材对应地选用硬质合金；
第二种、第一母材可选用铜，第二母材对应地选用黄铜；
第三种、第一母材可选用不锈钢，第二母材对应地选用不锈钢。
（3）关于保护介质则可采用以下几种：
第一种、保护介质为：接头包裹盐5+钎缝处预制少量钎剂，且上述结构的装配过程如下：使用钎剂0.1g，钎剂放置在钎料薄片和母材之间，焊接第一母材、钎剂、钎料薄片、钎剂、第二母材依次上下放置；套上陶瓷管6，陶瓷管6与焊接材料之间的间隙填充盐5。（如图4）
第二种、保护介质为：接头包裹盐5和10%石墨+钎缝处预制少量钎剂，且上述结构的装配过程如下：使用钎剂0.1g，钎剂放置在钎料薄片和母材之间，焊接第一母材、钎剂、钎料薄片、钎剂、第二母材依次从上向下放置；套上陶瓷管6，陶瓷管6与焊接材料之间的间隙填充盐5和石墨粉的混合物，其中石墨粉所占混合物质量百分比为10%。
第三中、保护介质为：钎缝处预制大量钎剂，且上述结构的装配过程如下：使用钎剂0.2g，钎剂放置在钎料薄片和母材之间，焊接第一母材、钎剂、钎料薄片、钎剂、第二母材依次从上向下放置。
第四种、保护介质为：接头包裹盐5，且上述结构的装配过程如下：焊接第一母材、钎料薄片、第二母材依次从上向下放置；套上陶瓷管6，陶瓷管6与焊接材料之间的间隙填充盐5。其次、装配后进行加热操作，加热方式包括如下三种：电阻加热（具体可利用电阻钎焊设备，针对第一种母材而言一般选择电流为22KA~26KA，通电时间为200ms~350ms；针对第二种母材而言一般选择电流为22KA~26KA，通电时间为200ms~350ms；针对第二种母材而言一般选择电流为20KA~24KA，通电时间为250ms~400ms）、感应加热，根据实际需要选择。
其中，盐5包括氯化钠、亚硝酸钠、氯化镁以及氟化钙，且按照如下质量百分比设置NaCl≥95%，氯化镁≤0.5%。
对焊接获得的产品进行剪切试验，具体详见表一：
表一焊接参数以及焊后接头剪切强度的对比表
样品 第一母材 第二母材 钎料 保护介质 焊接方法 剪切强度MPa 接头外观
1 45钢 硬质合金 YG8 HL105（Cu58Zn38Mn4） 接头包裹盐+钎缝处预制少量QJ308 感应钎焊 225.2 少量钎剂残留，无盐残留，需后续清洗
2 45钢 硬质合金 YG8 HL105（Cu58Zn38Mn4） 接头包裹盐和10%石墨+钎缝处预制少量QJ308 感应钎焊 228.4 少量钎剂残留，无盐残留，需后续清洗
3 45钢 硬质合金 YG8 HL105（Cu58Zn38Mn4） 钎缝处预制大量QJ308 感应钎焊 223.5 钎剂残留较多，需后续清洗
4 45钢 硬质合金 YG8 HL105（Cu58Zn38Mn4） 接头包裹盐 感应钎焊 220.5 表面光亮，无钎剂残留，无需清洗
5 不锈钢1Cr11Ni2W2MoV 不锈钢1Cr11Ni2W2MoV Cu58MnCo 接头包裹盐+ 钎缝处预制少量FB105 电阻焊 217.6 少量钎剂残留，无盐残留，需后续清洗
6 不锈钢1Cr11Ni2W2MoV 不锈钢1Cr11Ni2W2MoV Cu58MnCo 接头包裹盐和10%石墨+钎缝处预制少量FB105 电阻焊 220.5 少量钎剂残留，无盐残留，需后续清洗
7 不锈钢1Cr11Ni2W2MoV 不锈钢1Cr11Ni2W2MoV Cu58MnCo 钎缝处预制大量FB105 电阻焊 215.2 钎剂残留较多，需后续清洗
8 不锈钢1Cr11Ni2W2MoV 不锈钢1Cr11Ni2W2MoV Cu58MnCo 接头包裹盐 电阻焊 212.3 表面光亮，无钎剂残留，无需清洗
9 铜 黄铜 BAg70CuZn 接头包裹盐+ 钎缝处预制少量FB102 感应钎焊 168.5 少量钎剂残留，无盐残留，需后续清洗
10 铜 黄铜 BAg70CuZn 接头包裹盐和10%石墨+钎缝处预制少量FB102 感应钎焊 170.8 少量钎剂残留，无盐残留，需后续清洗
11 铜 黄铜 BAg70CuZn 钎缝处预制大量FB102 感应钎焊 165.8 钎剂残留较多，需后续清洗
12 铜 黄铜 BAg70CuZn 接头包裹盐 感应钎焊 163.5 表面光亮，无钎剂残留，无需清洗
从上述表格中可以看出：采用盐保护钎焊的方法钎焊的接头剪切强度与使用钎剂钎焊的接头性能相当。使用盐保护钎焊的方法节省了钎剂，而且盐5绿色无污染，可重复循环使用，经济效益好。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种盐保护的无钎剂钎焊方法，其特征在于，包括如下步骤：
组装待焊接的钎焊接头，随后用盐包裹所述待焊接的钎焊接头；
对包裹有盐的所述待焊接的钎焊接头进行加热，完成焊接；
用于包裹所述待焊接的钎焊接头的所述盐内添加有石墨粉；
所述石墨粉和所述盐按如下质量百分比设置：石墨：5%~15%、盐：95%~85%；
所述盐包括氯化钠、亚硝酸钠、氯化镁以及氟化钙。
2.根据权利要求1所述的盐保护的无钎剂钎焊方法，其特征在于，所述盐的粒度为100目~200目，所述石墨粉的粒度为50目~100目。
3.根据权利要求1所述的盐保护的无钎剂钎焊方法，其特征在于，组装完成的所述待焊接的钎焊接头为第一待焊件和第二待焊件之间夹设有钎料的结构。
4.根据权利要求1所述的盐保护的无钎剂钎焊方法，其特征在于，所述盐包括氯化钠、亚硝酸钠、氯化镁以及氟化钙，且按照如下质量百分比设置NaCl≥95%，氯化镁≤0.5%。
5.根据权利要求1所述的盐保护的无钎剂钎焊方法，其特征在于，所述对包裹有盐的所述待焊接的钎焊接头进行加热，完成焊接的步骤之后还包括如下步骤：冷却结束后，清理钎焊接头。
6.根据权利要求1所述的盐保护的无钎剂钎焊方法，其特征在于，采用电阻加热或者感应加热的方式对包裹有盐的所述待焊接的钎焊接头进行加热。
7.根据权利要求1所述的盐保护的无钎剂钎焊方法，其特征在于，所述盐保护的无钎剂钎焊方法中的钎焊工艺不包括火焰钎焊和炉中钎焊。
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