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铜管连接 - 钎焊连接

[ 关键词:铜管连接 钎焊连接  发表日期:2018-01-03 09:34:26 ]

铜管连接 - 钎焊连接

一、钎焊的原理与特点

1、钎焊的定义

  钎焊是利用熔点比母材低的钎料和母材一起加热,在母材不熔化的情况下,钎料熔化后润湿并填充进两母材连接处的缝隙,形成钎焊缝,在缝隙中,钎料和母材之间相互溶解和扩散,从而 得到牢固的结合。钎焊按所用钎料熔点的高低不同,可分为两大类,一般以 450°C 为界,钎料熔点〈450°C 的钎焊为软钎焊,钎料熔点〉450°C 的钎焊为硬钎焊。软钎焊操作简单,便于掌握,但其接头的钎接强度较低。硬钎焊与软钎焊相比,具有较高的钎接强度,但其操作稍有难度,需要一定的实践经验。

2、钎焊的特点

  钎焊与熔化焊相比有明显的不同,首先,钎焊时母材不熔化,而只有钎料熔化,其次在钎焊接头中,钎料成分和性能与母材有着明显的差别,熔化的钎料需靠毛细管作用填充亲接头的缝隙,并通过接头的搭接面积来提高其承载能力。钎焊的主要特点是加热温度较低,焊件的组织和机 械性能变化较小,接头平整光滑,变形不大,且可连接不同材料,生产效率高等。因此在铜管施工中,钎焊得到广泛的应用。但钎焊接头的强度直接受接头装配缝隙大小的影响,有试验资料证明,钎焊接头的强度会随着装置缝隙的增大而下降,且缝隙的大小还影响毛细管作 用与钎着面积,因此钎焊接头装配时,应保持均匀而严格的缝隙,以确保钎焊接头的质量。

3、钎焊接头的形成过程

  钎焊接头的形成过程是:母材及钎料被加热到钎焊温度,钎料熔化后流入接头的缝隙,同时与 母材发生相互作用,形成新的合金,然后在钎缝中冷却结晶,形成钎焊接头。因此要得到牢固 的接头,其关键是熔化的钎料要能很好的流入缝隙填满钎缝,且能与母材相互作用并冷却结晶。

  钎焊时,钎缝的间隙是较小的,钎料需在毛细管作用下在钎缝中流动,而毛细管作用只有在液 体钎料能润湿母材表面时才形成,因此液体钎料对母材的润湿性是钎料能否流入钎缝和填满钎缝的关键。实践经验告知,影响钎料对母材润湿性的因素,首先是钎料和母材成分的影响,只有液体钎料能与母材相互溶解或形成化合物时,钎料才能较好的润湿母材,因此必须选择合适 的钎料,使液体钎料能对母材具有足够湿润性。

  铜管钎焊选用的锡钎焊料、银钎焊料、铜磷钎焊料对铜都有相当好的润湿性。其次是母材表面氧化物的影响,金属表面的氧化物妨碍了钎料 的原子与母材直接接触,使液体钎料在表面张力作用下,团聚成球状,形成不湿润现象。因此钎焊时应清除母材表面的氧化物,包括钎焊过程中产生的氧化物,使钎料对母材保持润湿性。常用的方法是选用合适的钎剂来有效清除氧化物。

二、钎料和钎剂的种类和选用

1、钎料的种类和选用

  钎料又称焊料,是钎焊时在低于母材熔化的温度下熔化并填充进钎焊接头的金属或合金。用于铜管钎焊的钎料有如下几种:

(1)锡钎焊料

  锡钎焊料主要由锡铅、锡锑、锡银等合金组成,属于软钎焊料,具有钎焊温度低,润湿性好,操作方便等特点,但接头强度低,耐温性较差,主要用于 2”以下小口径铜水管的钎焊。

  锡铅焊料, 最常用的是锡铅各占 50%的锡铅焊料, 其熔化温度为 210°C, 凝固温度为 183°C。 由于焊料中过量的铅会影响管内水质,故在生活用供水管道中不宜使用,可用于排水管道。

  纯锡钎料,一般将含锡量大于 90%的锡钎焊料称为纯锡钎料。但高纯度的锡不能用作钎料,因 为纯锡在常温下为白色,一旦温度降到足够低时就会转变为灰色,体积增大约 25%,会使白色的 锡变成灰色的粉末,俗称“锡疫”。因此纯锡焊料必须加入 3~5%的锑,或适量的铅防止锡疫”。 其熔化温度为 222°C,凝固温度为 183°C,是目前铜水管首选的锡钎焊料。

  锡银钎料,是由 96%的锡和 4%的银组成的合金,其熔化温度为 225°C,凝固温度为 221°C, 由于银的假如,提高了钎料的耐热性及钎接的强度,是铜水管钎焊较理想的锡钎焊料。特别市 凝固温度的提高,在相邻近接头需先后钎焊时带来便利,可在先焊接头中采用锡银钎料,后焊 接头中采用纯锡钎料,避免了后焊接头加热温度对先焊接头产生不利影响。

(2)银钎焊料

  银钎焊料主要由银铜、银铜锡、银铜锌等合金组成,属硬钎焊料,具有钎焊接头强度高、润湿性好等特点,但钎焊温度高,操作有一定难度,主要用于 2”以上大口径铜管 及对质量要求与钎着率要求较高的钎焊接头。

(3)铜磷钎焊料

  铜磷钎焊料是由铜磷二元合金组成,属硬钎焊料,由于磷可以还原氧化铜,因此采用铜磷钎焊料钎焊紫铜时不需另外加钎剂,钎焊工艺性能好,且价格便宜,因此在不宜 用锡钎焊料的铜管钎焊中得到广泛应用。

2、钎剂的种类和选用

  钎剂又称钎焊溶剂,其主要作用是清除母材及钎料表面的氧化膜,抑制母材及钎料在钎焊过程 中再氧化,从而改善钎料对被钎焊材料的润湿作用。因此钎剂除了应具有足够的去除母材与钎 料表面氧化膜的能力外,钎剂的熔点及最低活性温度应低于钎料的熔点,并在钎焊温度范围内 具有足够的稳定性,熔化成液体的钎剂对母材应具有足够的润湿性且比重小于液体钎料。

  用于铜管钎焊的钎剂有如下几种:

(1)锡钎焊用钎剂 锡钎焊可使用松香等有机类钎剂。但其活性较差,较难适应铜管钎焊的要求。 因此铜管锡钎焊时,多采用由氯化锌等无机盐类组成的无机类钎剂。常用的有市场供应的焊锡 膏及液体钎剂,也可自行配置。

(2)银钎焊用钎剂 铜管银钎焊时,必须采用市场供应的瓶装粉状银钎焊专用的钎剂。可直接使 用,也可调制成糊状后使用。

(3)铜钎焊用钎剂 采用铜磷钎料焊紫铜时,一般可不用钎剂。但紫铜管与黄铜等铜合金钎 焊时,还需采用铜钎焊用钎剂,铜钎焊用钎剂的主要成分为硼砂,可采用市场供应的瓶装铜焊 粉,也可自行配置,使用时宜调制成糊状。

三、铜管钎焊连接的种类和应用

1、铜管的锡钎焊连接

  铜管的锡钎焊连接属软钎焊,虽钎焊温度低,操作简单,但其接头强度较低,且耐温性较差,因此主要用于 2”以下介质为水的管道中,例如冷热给排水管及空调水管等。

(1)普通焊接式 钎焊时需要由操作人员从管道外侧添加焊料并溶入缝隙,冷却结晶后形成钎焊接头。钎焊接头的质量需由操作技能要保证。

(2)内置锡环式 内置锡环式管件是在生产时,于管件的套管处内侧压制一条环形的凹槽,并在槽内浇铸好与管件内壁平齐的锡钎焊料,钎焊时,不需要添加焊料,只需对接头处实施加热,加热方式可采用常规的火焰加热方法,也可采用电加热法,即采用专用的电加热夹持于接头处,然后通电加热,使管件凹槽中的锡钎料环溶解后填入接头处缝隙,冷却结晶后钎焊接头。钎焊接头的质量容易保证,操作技能要求较低,但成本较高。

2、铜管的磷铜钎焊连接

  铜管的磷铜钎焊连接属硬钎焊,接头强度较高,耐温性较好,适用于各种介质的大小口径铜管 的钎焊连接,但其钎焊温度较高,对操作技能的要求较高。因为钎焊时,接头处的温度直接影响磷铜钎料对铜管的润湿性,以及钎料在钎缝中的流动性,特别是大口径铜管的钎焊时,要使磷铜钎料能较好地溶入钎缝,必须控制好接头处的加热温度,并能保持好接头处的环向与长度 方向温度的均匀,若出现局部温度的过热或过低,均会影响接头中钎料的流布,从而影响钎焊 接头的质量。

3、铜管的银钎焊连接

  铜管的银钎焊连接属硬钎焊,接头强度较高,耐温性较好,同样适用于各种介质的大小口径铜管的钎焊连接,虽其钎焊温度较高,操作也有一定难度,但与磷铜钎焊连接相比,在相同的钎 焊条件下,银钎焊料具有更好的润湿性与流动性,能较易熔入与填满钎缝,从而使钎焊接头的 质量更容易得到保障。

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