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        制冷設備釬焊工藝研究及應用

        上海市特種設備監督檢驗技術研究院  湯健,顧福明

        上海市特種設備管理協會  宋延鋼

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          :本文介紹了制冷設備釬焊的基本過程和氣體助焊劑的應用,使用表明采用合適的裝配間隙、正確的火焰加熱過程和添加釬料的方法是保證釬焊質量的關鍵,所采用的工藝過程使鋪滿釬焊接頭并滿足制冷設備的質量要求。

        關鍵詞:釬焊、制冷設備、氣體助焊劑

        0        序言

        隨著現代工藝技術的發展,釬焊得到了迅速的發展,無論在釬焊工藝方面,還是釬焊材料方面都有新的發展,在制冷設備中,換熱器的制造及制冷循環管路的連接都將用到釬焊,釬焊焊接接頭數量多,直徑變化范圍大,焊接質量將直接影響制冷設備的性能及制冷效果,因此,無論任何公司對釬焊都比較重視。

        在釬焊中,如果沒有正確的釬焊工藝,在銅與銅、銅與黑色金屬如Fe連接時,釬料不易在釬縫結合處形成較好的連接。在釬焊過程中,首先要溶解和破壞母材和釬料表面的氧化膜,能夠很好的潤濕母材和減小液態釬料與母材的表面張力,使釬料能充分鋪展,最后在釬焊過程結束以后會形成焊縫金屬。因此要保證系統管路的釬焊接頭質量及焊接接頭的密封性能,必須有正確的釬焊工藝過程和較先進的釬焊工藝。

        本文敘述了制冷設備釬焊的氣體助焊劑的使用及釬焊的基本過程,釬焊的清潔及裝配間隙的要求、正確的火焰加熱過程和正確的添加釬料的方法是保證釬焊質量的關鍵,所采用的工藝過程使焊接接頭加熱、加料均勻,得到理想的毛細作用,釬料達到內件的根部,全程鋪滿接頭的內、外件間隙。所采用的氣體助焊劑使系統管路的釬焊接頭不易被腐蝕,從而引發泄漏事故,同時保護工件金屬和釬料在施焊過程中不被繼續氧化,以改善釬料對工件金屬表面的潤濕性,促進焊縫的形成。

        1  氣體助焊劑及釬焊裝置

        在空調及制冷設備的制造中,釬焊是關鍵的工藝,最早的工藝是采用含銀45%的釬料及焊劑102,釬焊時要不停用釬料蘸焊劑加入,焊接時要注意焊劑不能過多,以防污染空調系統,焊接后要清理接頭的焊劑,防止焊劑腐蝕接頭和銅管,為了提高焊接效率及里質量,氣體助焊劑在釬焊過程中得到應用,氣體助焊劑是把助焊劑添加到火焰中進行銅銀釬焊,適用于現代化的、高速的、經濟的焊接方法。氣體助焊劑是一種高揮發性液態化合物,既無腐蝕,又不含氟,它在氣源的燃氣路中加入,在釬焊時發出明亮的綠光,助焊劑隨火焰從焊槍中噴出,自動均勻的輸送到釬焊區,形成一層保護膜,防止焊縫金屬表面氧化,潤滑釬焊區,從而提高了釬焊質量,同時防止了有害氣體的產生,釬焊時可用低銀釬料,如料204,降低成本,焊后,釬焊區域清潔、明亮,附著物少,釬焊的裝置如圖1。由于助焊劑的添加,在火焰中形成霧化狀態即均勻助充分的添加,大大提高了焊縫的質量和焊接水平,減小了焊縫的泄露的機率,確保高質量的焊縫的形成。

        2  焊接前準備

        2.1  底面開口缺陷的B掃描圖像清潔釬件和去除污物

        毛細作用只有在金屬表面相當清潔時才可很好作用。因此,去除所有污物(油、油脂、垃圾、鐵銹和氧化物)非常必要,清潔釬件的方法如下:

        a)在清除污垢、鐵銹、氧化物之前清除臟物、油和油脂,為達此目的,將釬件浸入化學清洗溶液中。要清除污垢、鐵銹、氧化物或油漆,用砂紙徹底清理表面。磨松污物后,以抹布或海綿清除殘余物或渣粒。

        b) 釬件清洗完畢之后,釬焊前應使之完全干燥。干燥后,應盡可能快地施焊以免再度污染。

        2.2  保證良好的裝配和正確的間隙

        為了得到毛細作用、便于裝配、保接頭的強度、便于填加合金、防止浪費,就必須保證正確間隙以得到質量高的釬焊接頭,圖2a)為室溫下黃銅管插入鐵接頭,圖2(b)為釬焊溫度下的間隙。鐵的膨脹率小于黃銅,因此間隙變小,從圖可見膨脹作用對預留間隙的影響,因此,必須保證合適正確的釬焊間隙。

         

         

         

         

         

         


        1   釬焊裝置圖


         


        2.3  接頭裝配和支撐

        釬件良好對心,垂直放置,釬件內部在釬焊過程中通氮氣保護以免氧化。

        3  釬焊組件

        3.1  釬焊前

        a. 確保保護氮氣的正常供應。

        b. 在檢修閥、四通閥或熔塞旁釬焊時,應將之隔絕或放熱以免損壞或泄漏。如果可能,可用散熱裝置。如果難以用散熱裝置,可以用濕布或濕海面包裹需保護的區域。

        c. 要得到良好的釬焊,氧氣和乙炔的正確混合是相當重要的。

        . 打開乙炔閥;

        . 點燃火焰;

        . 打開氧氣調節閥直至得到中性或還原焰;

        . 調節氧氣和乙炔得到正確的火焰,淡蘭色的中性焰適于紫銅和黃銅的及紫銅和紫銅的接頭;淡蘭焰心的亮蘭色的還原焰適于所有的鋼接頭;過少的氧氣會導致燃燒不足,產生煙塵,過多的氧氣會導致過熱或過度氧化。

        3.2  釬焊過程

        a. 在鐵接頭中釬焊黃銅或鐵接管時,先用外焰離外件1225毫米處加熱外件,如圖4。但是,當鐵管在黃銅或紫銅接頭中釬焊時,應先加熱外件。因黃銅和紫銅是優于鐵的導熱體,應施加更多的熱量。

        b. 必須用外焰加熱釬件,內焰應離釬件1825毫米。

        c. 如果管件十分小,釬炬火焰可以同時包容內件和外件,以盡可能均勻的速度加熱兩件至釬焊溫度。前后和左右擺動釬炬,保持兩件于釬焊溫度和均勻的加熱。這樣可以防止熱斑的出現及接頭過熱或加熱不足如圖5

        3.3  釬焊溫度

        a. 當紫銅變得暗紅時,表明已達到釬焊溫度;如變得鮮紅,則金屬已過熱。

        b. 當黃銅變得深紅時,表明已達到釬焊溫度;當黃銅變亮紅時,已過熱,即將熔化。在此溫度釬焊,將有很高的漏率。

        c. 當鐵變暗紅時,表明已達到釬焊溫度。

        3.4  施加釬料

        a. 必須保持釬料清潔,臟或受腐蝕的釬料會在接頭區域產生夾雜。

        b. 熔化釬料會向高溫區域流動,注意在緊挨接頭處添加釬料。

        c. 達到釬焊溫度才可加釬料,如添加釬料時,釬料只是附于釬件表面而不熔化,表明尚未達到釬焊溫度,需繼續加熱。釬焊小直徑管時,應在一點添加釬料并繞接頭移動之,如圖6。釬焊大直徑管時,沿接頭同時在兩點添加釬料以免過熱;加釬料時,不可超出外件否則的釬料會流到接頭之外。

        e. 添加適量的釬料以得到良好的接頭,釬料應凝于釬件的間隙間。如果釬焊后釬料堆于接頭外,既浪費材料、影響成形,還會削弱接頭的強度。

        f. 釬焊時,應加熱接頭區域而不可加熱釬料,當釬料開始流動后,持續添加直至接頭充滿。一旦釬料開始流動,沿接頭前后移動釬炬,使內件和外件均勻加熱。這樣可確保良好的毛細作用,如圖7

        g. 應遵循正確的方法和步驟施焊,否則難以得到理想的毛細作用。

        h.對整個接頭區域加熱,一旦釬料被管件的熱量熔化,釬料會被毛細作用引入接頭。

         

         

         

         

         

        3   加熱對間隙的影響(鐵管,銅接頭)

         

         

         

         

         

         

        4   加熱接頭

         

         

         

         


         5   加熱運動方向


        6   填加釬料

        7  火炬移動及釬料移動


        4  清潔組件和冷卻

        1)釬焊完成后,將釬件置于凈水中淬水,使釬件的溫度降低,以免釬件在高溫狀態下被氧化;對接組中無法分離淬水的釬件,釬焊后用濕布或濕海綿包附釬焊接頭降溫。

        2)小心清理黃銅分配管、閥和其它部件,清理之前,應讓黃銅件冷卻。釬焊后馬上冷卻會在黃銅件表面產生裂紋。

        3)徹底清理接頭,保證無釬劑和殘垢。

        5  釬焊的結果

        1)對試件進行解剖試驗,發現釬料達均勻鋪滿焊接接頭,鋪滿80%~100%的接頭長度,沒有發現氣孔等缺陷。

        2)正確的加熱方法使釬焊接頭的加熱均勻,通過判斷接頭的顏色使能很好的控制加熱溫度,并防止過熱。

        3)觀察釬焊過程,可明顯看到釬料均勻的流動,迅速填滿間隙,使焊接接頭達到最佳的機械性能。

        4)釬縫致密,不會產生任何疏松泄漏現象。焊后焊縫金屬表面無釬劑殘渣,焊接區清潔、明亮,無需任何清理工序,生產產品的泄漏檢驗表明使泄漏點減少60%以上。

        4)降低了釬料的含銀,降低低材料消耗成本,釬焊時不會產生含氟的焊接煙塵,有利于操作工的身體健康。

        5)氣體助焊劑及釬焊裝置的使用,使助焊劑以氣體形式加入焊接火焰中,在焊接時,火焰加熱部分有助焊劑存在,實現了添加助焊劑自動化

        6)焊后的焊縫表面形成一種耐蝕保護層,可保持焊縫表面光亮、平滑,沒有傳統焊劑造成的玻璃狀焊渣,無氧化物,無殘留物,降低了清理工時,節約成本。  

        6  結論

        1)合適的釬焊間隙、正確的火焰加熱過程和正確的添加釬料的方法是保證釬焊質量的關鍵,

        2)所采用的工藝過程是焊接接頭加熱、加料均勻,得到理想的毛細作用,釬料達到內件的根部。

        3)所采用的氣體助焊劑使系統管路的釬焊接頭不易被腐蝕,同時保護工件金屬和釬料在施焊過程中不被繼續氧化。提高焊接接頭質量提高生產效率,節約成本。

         

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