铝焊接技术简介

焊接定义：用比母材熔点低的金属材料作为钎料，用液态钎料润湿母材和填充型腔插口间隙并使其与母材互相扩散的点焊方式。

大众娱乐焊接时只有钎料融化而母材保持固态，这就要求钎料的熔点高于母材的熔点，其成份亦有差异。融化的钎料借助润湿和毛细作用吸入并保持在母材间隙内，液态钎料与固态母材间的互相扩散产生冶金结合。

铝焊接介绍：

大众娱乐铝的焊接源于二十世纪三十年代初。现在已有许多种不同的焊接技术被采用。在焊接装置中，氛围炉焊接，真空焊接和浸渍焊接占了很大部份。

铝焊接特征：为了使焊接成功,焊接钎焊处表面必须干净且在焊接气温时,该表面不能有任何氧化。铝在空气中及钎焊时极易氧化，生成的碳化硅（Al2O3）熔点高、非常稳定，不易清除。（如超过250℃，铝表面会产生低温氧化物，这种氧化物很难被钎剂除去）氧化膜制约钎料的融化和偏析，氧化膜的比重大，不易浮出表面，易生成浮渣、未偏析、未焊透等缺欠。型材的表面氧化膜和吸附大量的水份，易使熔池形成气孔。钎焊时应消除其表面氧化膜。（焊剂与氧化物反应并同时代替氧化物，进而防止焊件与烤架内的空气接触，这样钎料融化并通过毛细管作用被拉至熔池中。）

大众娱乐正如在油污的表面上施肥因为表面张力的作用会产生水滴一样，在氧化膜里面进行焊接，焊接材料也难以均匀地和基础金属材料（母材）结合，所以会产生不良的焊接面。

大众娱乐铝板的焊接只能采用以下的物理方式和数学技巧。

大众娱乐铝焊接的方式主从顺序依次是FB→VB→NB，化学性还原方式VB法和VAW法无需进行焊剂的涂胶。而且VB法的缺点是还原不够彻底，残留一部份氧化物，再有就是为了加强铝板添加的镁在真空状态下随还原反应分解使之不耐腐蚀。另外，VAW法的介质二氧化碳需使用D.P(露点)-70℃,含氧量为6-8ppm的二氧化碳，较难做到。并且日后喷涂曾经必须进行金属表面处理。

大众娱乐另一种是物理性还原方式，FB法和NB法最大的不同之处在于焊剂的种类不同，FB法使用的是硫酸物的焊剂（ZnCl2,LiCl2）盐基除了腐蚀基础材料（基材）并且都会引起环境污染等公害问题。所以，后续的清洗作业是不可缺乏的。并且在喷涂曾经一定要进行表面处理。与此相比较NB法使用的是氯化物的焊剂（KAlF4）,无需进行焊接后的清洗，并且耐腐蚀性很强，喷涂时也无需进行表面处理，尽管和FB法同样焊剂会污染设备，设备自身的腐蚀比硫酸物要小一些（炉的寿命FB=1/2年，NB=5-6年）。只不过焊剂中的氟（F）和基础金属材料（母材）中的镁(Mg)反应生成的MgF2会影响焊接的质量，所以Mg在基础金属材料中的浓度需在1%以下。另外的缺欠就是焊剂的残留问题。但是此类方式有许多优点，所以在热交换器的焊接中NB炉一直是主流。

注：[所谓NB法]NB是“([非吸湿性][焊接]”的省略语，“”的名称是意大利ALCA公司的专利名称（专利只限于焊剂）。

铝焊接材料由包在芯体合金大众娱乐（）的一面或两面的铝硅合金薄层组成。低熔点的铝硅合金则在焊接过程中溶化流动，在冷却后在要联接的组件之间产生冶金结合。

芯体合金：焊接要求母材固地线气温不高于615℃，同时因为钎剂对合金表面的MgO的溶化有一定的限度，且Mg和MgO与钎剂反应生成MgF2，致使钎剂熔点下降丧失活性，故要求Mg浓度不超过1％（最好不超过0.5％）。因而适宜焊接的铝合金有工业纯铝和Mg浓度较低的Al－Mn合金（如、、、等）和Al－Mg－Si合金（如、等）。是传统的对车辆热交换器均可考虑的合金，它可用于所有的焊接方式。

注：大多数的铝合金均能焊接但不能借助所有的焊接技术，主要分保护性氛围焊接（CAB），即一般所说的NB焊接，和真空焊接（VB）的合金怎么选择。对空气炉焊接，合金的选用可以和CAB的一样。

是传统的对车辆热交换器均可考虑的合金，它可用于所有的焊接方式。为了获得更高的硬度，真空焊接用合金，时效加强合金、、也可用于真空焊接。为使6000系列的合金有可能时效加强，焊接后的冷却速率必须很快。为使时效后硬度最高，在400℃到200℃温度区间内，冷却速度必须为＞1℃／sce。

5000系列合金亦可用于VB焊接，采用焊剂焊接处理这系列合金比较困难，当合金含Mg量高时焊剂不能去除氧化物。对NB（CAB）焊接，客观上Mg浓度限制在0.4％左右。对其他含Mg合金如6000系列事实也是这么。

大众娱乐1000、2000和7000系列合金比较少用于焊接。1000系列以及低合金成分的其它两系列的焊后硬度比较低。当合金成分高时其焊接熔点就过高而不能提供良好的焊接。

主要铝硅合金（铝焊接中的钎料）：4000系列

填料合金是4000系列，该系列合金的融化气温接近600℃，含7－13％的Si。对于真空焊接（VB），加入1.2％Mg。为了在VB焊接时填料有比较好的湿润性和流动性可多加0.1％的铋。

大众娱乐作为参考，NB焊接的材料中若果不含镁的材料：焊剂的涂胶量为2g/m2左右（二氧化碳含量在50ppm左右）假如镁浓度为0.2－0.25g/m2的材料：焊剂的涂胶量为6－8g/m2左右（二氧化碳含量在50ppm左右）

假如镁（Mg）的浓度在2g/m2以上时则不能进行NB焊接。

大众娱乐采用保护性氛围焊接（CAB）焊接方式时，厚壁部件的升温比薄壁部件的升温显著要慢，故用于热交换器的不同部件的合金要有不同的Si浓度。因为Si浓度降低时，合金熔点增加，故对不同部件，应选用不同的Si浓度，以使填料、金属几乎在同一时间融化。填料大概在融化区间的最低与最高气温的中点气温时开始流动，这个气温已足够焊接了。

铝硅合金

AA-4343

AA-4045

AA-4047

硅标定值(%)

7.5

10

11

气相线

613℃

591℃

582℃

固基极

577℃

577℃

577℃

和中的Zn起阳极保护作用不锈钢冲孔托盘大众娱乐，商品化的钎料Zn浓度通常为1～1.5％，过低的Zn浓度增加钎料的流动性和焊接性。是固溶钎料，在推荐的焊接气温下流动性太强而难于控制，沟谷倾向较其它钎料高，通常用于火焰焊接。钎料通常作为复合材料的皮材，依照用途的不同皮材采用双面复合或单面复合，复合率（单面）为5～10％。互相焊接联接的两个零件，只须要一个零件采用复合材料，不易于采用复合材料时，可采用钎料箔、板或丝。

注：焊接中对钎料的基本要求：

·合适的熔点，应比母材的熔点低几十度。两者熔点过分接近，会使焊接过程不易控制，甚至造成母材碳化物长大、过烧及局部融化。

大众娱乐·具有良好的润湿性，能充分塞满钎缝间隙。

·与母材的扩散作用，保证它们之间产生牢靠的结合。

大众娱乐·具有稳定和均匀的成份，尽量减低焊接过程中的烧蚀现象和易挥发元素的耗损等。

·满足产品的机械性能和理化性能要求。

·经济性。

·熔点高于450℃的为易熔钎料，亦称软钎料；低于450℃的责怪熔钎料，也称硬钎料。

®焊剂及其焊接工艺

△世界上第一台NB炉由美国阿根（Alcan）公司于78年发明，其注册商标为®。

大众娱乐78－79年公司研发成Flux，Flux主要为KF、AIF3之混和物，借以氟铝碘化钾（KAIF4）。

大众娱乐钎剂（Flux）在温度和焊接气温下不与Al发生反应而仅在熔体（起码部份熔体）下才具有反应活性，钎剂熔体后溶化Al表面的Al2O3，润湿接合面，增加液态钎料的表面张力,使液态钎料借助毛细作用自由地流入接合面,并避免表面重新氧化。冷却后，钎剂在部件表面产生一层1～2μm的残余物（钎剂载有量为5g/m2时），附着力强，不吸湿，无腐蚀性，在热交换过程中不会出现崩裂，毋需清理，可直接喷漆。

△Flux焊接特点：

大众娱乐1.Flux为氟铝酸钾盐混和物；

大众娱乐2.熔点范围565°C－572°C，高于钎料熔点（577°C）；

大众娱乐3.细度范围0.2－0.5μm，良好的膏剂特点；

4.不吸湿性，无限长的存储期；

5.无腐蚀性；

6.溶化度为0.2－0.4％，无限的适用期。

△钎剂（Flux）的作用：

大众娱乐·清除母材和钎料表面的氧化物，为液态钎料在母材上描画沙浆创造必要的条件。

·以液态薄层覆盖母材和钎料表面，隔绝空气而起保护作用。

·起界面活性作用，改善液态钎料对母材的润湿。

△®焊接工艺的优点：

1.Flux为惰性，无腐蚀；

2.较大地允许间隙；

3.良好的间隙填充性能；

4.强化抗腐蚀能力（合成型材、Zn沉积处理）；

大众娱乐5.被焊接表面易于铬化处理／涂装；

6.允许进行不完美的清洗；

大众娱乐7.焊接后勿需进行清洗；

8.除去氧化膜能力极强；

9.简单的储存方式；

10.勿需去除焊接残余物。

连续式氧气保护焊接炉

大众娱乐连续式氧气保护焊接炉是静态氛围隧洞炉。

大众娱乐焊接炉通常由钎剂涂覆装置、干燥炉、钎焊室、水冷室、空冷室几部份组成。钎剂涂覆装置借助传送带运输，对热交换器涂装钎剂漂浮液，之后吹除多余的液体。干燥室在200℃左右烘干钎剂。焊接室为整体碳钢马弗结构，马弗进口端浮动，出口端固定，碳钢网带从马弗内穿过，马弗内为甲烷保护环境，螺孔在马弗内完成焊接。甲烷从型腔升温到焊接体温的那一段步入马弗，向焊接室进出口方向排出。马弗上下布置电加热组件，分区PID控制，四周为绝热层和外部钢壳。风冷罩室和空冷室坐落焊接室的尾部，焊接后的热交换器先后经过风冷罩室和空冷室，被冷却至温度。

大众娱乐焊接包括三个过程：一是钎剂的沙浆过程，螺孔被加热到560°C左右时，钎剂开始熔化，溶化Al表面的氧化膜，润湿接合面；二是钎料塞满钎缝的过程，当型腔被加热到577°C左右时，钎料（复合层）开始熔化，液态钎料借助毛细作用自由地流入钎焊的接合面；三是钎料同母材互相作用的过程。

型腔自加热区下来后，步入冷却区。型腔在此区冷却，熔池固化，钎剂也固化并留在部件表面。

整个钎焊过程型腔在含量99.9995%，露点为-40℃的甲烷保护下进行（在300—560℃范围内，微量的KALF4蒸发与所存在的寒气反应生成微量的HF，HF对马弗汽包等损害极大）。钎焊过程中要求马弗膛内二氧化碳浓度大于。

大众娱乐注：钎料能够塞满熔池取决于它在母材间隙中的毛细流动特点。

大众娱乐影响钎料润湿性的诱因：

大众娱乐·钎料和母材的成份，界面张力小，润湿性好。

·温度的影响，气温下降，表面张力增加，钎料润湿性增强。气温太高，钎料流失，母材碳化物长大。

·金属表面氧化物的影响：消除钎料及母材表面的氧化物，以改善润湿。

·钎剂的影响：破坏表面氧化膜。

大众娱乐·母材表面状态的影响：较粗糙表面上的纵横交错的细槽对液态钎料起到特殊的毛细管作用。

大众娱乐·表面活性物资的影响：但凡能使碱液表面张力明显降低，因此发生正吸附的物质，称为表面活性物资。

型腔在炉内的实际气温曲线：

连续式氧气保护焊接炉各段组成及功能：

这些焊接炉总长通常均在20~40m以上，通常由以下几个部区组成：

大众娱乐（1）喷淋钎剂区（制件喷洒钎剂前，要消除残余的污垢）

型腔摆放在传送带上，传送带以一定的速率匀速传动，螺孔步入喷淋钎剂区时，喷嘴以一定的角度向上喷混和好的钎剂水混和液。钎剂通常采用无腐蚀钎剂。钎剂含量在5%～25%范围内，液体钎剂在毛细作用下溶入焊接空隙，多余的的钎剂在重力作用下从型腔非联接面上开裂。

（2）空气吹落区

型腔随网带运动步入该区。因为型腔上的多余钎剂仅靠重力开裂有限。在该区用风机向型腔上吹风，以使多余的钎剂吹落掉。这两区吹落的钎剂落入接水槽中流至钎剂气柜。循环使用。

（3）干燥区

大众娱乐该区的作用是去除钎剂中的水份及型腔表面吸附的空气水份，避免型腔携带空气水份有害二氧化碳直接步入焊接炉低温区，造成金属表面氧化。同时，螺孔及治具因受热不均发生变型。干燥区气温通常≤250℃。采用热风循环形式，气流循环由搅拌风机实现。

干燥区气温设置：

最低:…190℃清除型材表面吸附的水份以及焊剂结晶体吸附的水份

最高:…300℃材料中的锌（Zn）被氧化（氧化膜影响焊接的质量）

一般设定为200－250℃

干燥时间（参考）

大众娱乐16mm厚（散热器）须要3－4分钟

32mm厚（散热器，加热器）须要4－5分钟

大众娱乐90－100mm厚（气化器）平放须要7分钟，直立须要10－15分钟

尽管干燥时使用风机使内部的空气得以流通，但风速超过5－6m/s时干燥后的焊剂容易挥发。

（4）加热区

典型的焊接炉加热区宽度通常为10-12m左右，分5-6个温控段。每位温控段加热组件热功率独立可调，可灵活的设置各温控段的体温，保证型腔在最短的时间内均匀地升至焊接气温。工作升至最高气温后有一段非加热区，其宽度约为1～1.2m。每位焊接加热区设置上下2个测温点，检测炉温的变化。各温控段气温，工作传送速率等钎焊参数设定、测量、反馈控制以及生产程序，采用工业控制计算机及PLC实现。

（5）冷却区

型腔自加热区下来后，步入冷却区。型腔在此区冷却，熔池固化，钎剂也固化并留在部件表面。

冷却分辨为风冷套冷却及空冷。风冷壁冷却区宽度为3~4m，调节水流量，可调节型腔降温气温梯度。在这个室少将型腔冷却至400℃以下。由于将低温的螺孔直接曝露在大气中容易氧化，因而此处也需使用氧气介质二氧化碳。

空冷段通常和焊接加热炉分离，鼓风机吹入压缩空气，将在水冷却室外早已冷却到400℃的螺孔再冷却到常温状态。

（6）传送方法：采用网带传送机构

大众娱乐该机构由变频调速器、电机、行星摆线减速器驱动主动轮、导向轮辊子及张紧装置来完成网带的定向运动。传送速率通常在200~/min之间可调,它具有结构紧凑,传送平衡、可靠等特征。工人操作简便，手动化程度高。

®焊接炉有关问题

·炉子升温通常需提早进行，升温速率为20-60℃/Hr,均匀升温是延长汽包使用寿命之关键。当炉温升至300℃时充入小流量N2，以保护汽包不被氧化。

·钎焊治具及托盘使用前需空烧，先产生氧化膜，以免钎剂氧化之。定期除锈，通常钢丝刷刷凈即可，严重时需酸洗，但酸洗以后使用前仍需空烧。

大众娱乐·炉膛清除通常一年一次，若使用频繁，则半年一次。清除时工人要带防毒面具，汽包前面要用电扇吹风。

·冷却水，升温时当炉温升至250℃时开启，关炉时当炉温降至250℃时关掉，保温时要正常供给。冷却塔4T当可满足使用。因为该系统为开式循环不锈钢冲孔托盘大众娱乐，故需有回电机。回电机、给电机应有备用。

大众娱乐·水套冷却可使产品气温降至300℃左右，经水冷后应达到温度＋15℃。

·钎焊炉应专线供电，最好双线保证，避免生产中断电。若生产中忽然断电，为避免整炉产品过烧而报废，必须以最快的速率将网带及产品拉出。

·被拉出的产品可以二次进炉。

大众娱乐·钎焊炉供电线路上最好不再联接其它仪器及设备，如果非接不可，则需做稳压保护。

·炉控温制的决定诱因：

·温区气温设定；

·N2二氧化碳条件：露点－60℃，含量99.9995%.

·传送带速率：产品在炉内的焊接时间约为1-3分钟，但产品的大小、厚度的不同须要的预热时间则大不相同。采取炉温设定不变，只调节带速来实现好的点焊质量。每更换一次新品种应进行一次测算因而确定传送带的速率。

参考公式：Q=d(t1-t2)S

大众娱乐说明：d-导热系数，S-表面积

·Flux含量

大众娱乐·管带式：喷淋4-6%，手工涂擦20-25%.

·冷凝器:喷淋5%，手工涂擦40%左右。

·层迭式蒸发器：板与板之间20-25%,干燥后组装直接进炉，干燥炉温200℃.

大众娱乐·循环水：4m3/Hr,供给压1-2Kg/cm2.

大众娱乐·N2药量：50-120m3/Hr,供给压火柱（0.1Kg/cm2）.

影响焊接质量的诱因

铝热交换器焊接常见缺陷主要有未钎透、溶蚀、翅片弯曲枯死、钎料流失、热交换器颜色变灰发黑、钎剂残余物附着力差影响涂料附着和热交换器有气味等。实际生产过程中影响焊接质量的诱因是多方面的,这儿仅对主要诱因略作讨论。

1．零件规格公差

大众娱乐加工时必须保证零件的关键规格公差，如管带式冷凝器蛇形扁管整形后弯管部份的规格、蛇形扁管与集流管焊接处的缩口规格、翅片高度规格公差、复合辑管的冲孔规格、堵头成型规格，平行流冷凝器集流管的冲孔规格、堵头的成型规格、扁管的缩口规格等都很重要，否则难以保证装配后芯子的钎缝间隙。

2．零件表面的低脂

大众娱乐焊接对零件表面的低脂要求比真空焊接高，必须彻底消除零件表面的润滑油（脂）等财物，获得可水润湿的表面，以易于均匀涂覆钎剂。零件表面的低脂，可采用有机溶剂（三氯甲烷或三氯乙烯）蒸汽清洗、水基清洗剂清洗或碱洗等方式。假如在原材料加工中不上蜡或采用挥发性润滑油并在零部件加工过程中采用挥发性润滑油，按照润滑油挥发性的不同，可免清洗或采用热风干燥除油，为提升钎剂漂浮液的润湿性，可在漂浮液中加入0.1％的表面活性剂（NCH）。表面活性剂太多，会增加焊接性和产品的耐腐蚀性。

3．零件的装配

保证芯子装配后的钎缝间隙，有利于获得良好的焊接质量。翅片（复合镀铝）与扁管，推荐采用无间隙配合，复合镀铝的皮材充当间隙，局部间隙过大时可插入钎料箔，但可能导致局部风蚀、局部焊点过大。其它部位的焊接间隙主要借助零件加工规格保证，焊接间隙越大，所需钎剂载有量越大，最好不超过0.1mm。焊接芯子装配后通常用治具夹紧，因为铝和碳钢治具的热膨胀系数不同，夹紧力太大，易导致焊接后翅片弯曲枯死和芯子规格超差；夹紧力太小，翅片易烧损、松脱。

4．钎剂漂浮液的配制和涂覆

钎剂用分馏水、去离子水或饮用纯水配制成漂浮液使用，推荐表面钎剂载有量为5g/m2。钎剂漂浮液的含量、零部件清洗质量、涂敷方式、过量钎剂的吹除、工件的复杂程度和涂覆装置网带速率等均会影响钎剂的实际载有量。通常钎剂漂浮液含量为5～10％，对于扁管与集流管等重要钎缝，可单独刷扫含量为30～50％的漂浮液以确保焊接质量。钎剂载有量过大（超过5g/m2），会导致焊接后的芯子颜色变灰发黑、钎剂残余物附着力差影响涂料附着、热交换器有气味等，并增加焊接炉马弗的使用寿命。钎剂的残余物有一定的H2S味道，且钎剂残余物的存在影响蒸发器的表面钝化和亲水处理。

5．钎剂的干燥

涂覆钎剂后的螺孔需彻底干燥去除水份。水份在焊接过程中可与KAlF4反应生成HF，影响焊接，加强马弗和网带等的腐蚀，降低HF废水处理工作量。型腔的干燥程度受干燥气温和网带速率的影响，通常气温控制在200℃左右，不可超过250℃，否则型腔氧化严重，钎剂难以清除氧化膜。

6．焊接气温和网带速率

大众娱乐制订适合的焊接气温和网带速率是保证焊接质量的关键。采用，焊接区气温控制在600-610℃；采用，焊接区气温控制在610-620℃。网带速率冷凝器为750-850mm/min。焊接气温太高，网带速率太慢，易导致钎料流失、溶蚀、翅片弯曲等缺陷；焊接气温太低，网带速率太快，螺孔仍未达到必要的焊接气温，各部位气温不均衡，容易导致漏光、泄漏、钎缝不连续等缺陷。焊接气温和网带速率需通过检测型腔在炉内的实际气温曲线确定，螺孔各部位升温到焊接气温保温3-5分钟即可。

7．焊接氛围

推荐采用高纯液氮汽化的甲烷，钢厂生产的高纯液氮含量达99.9995%,其中氧浓度大于3ppm,露点高于－73℃。但在典型的隧洞炉中,因为锥面、夹具和连续运转的网带会将水份和空气带入炉内，以及二氧化碳的进排气不平衡造成车间氛围返流，炉内氛围总是低于这一水平。为保证焊接疗效，必须保证隧洞炉焊接段的氛围露点不超过－40℃，氧浓度不超过。如焊接氛围差，须要提升钎剂载有量。

大众娱乐8．复合材料皮材的均匀性

复合材料皮材复合不均匀会导致漏光、烧损、钎缝不连续、泄漏等缺陷，国产复合材料皮材的均匀性不及进口材料。

大众娱乐9．复合镀铝的抗弯曲性

复合镀铝在焊接气温下的抗弯曲性是评判镀铝质量的一个很重要的性能指标，复合镀铝的抗弯曲性差，焊接时翅片弯曲、倒伏、粘连，严重影响热交换器的外型质量和传热性能。研究表明，这是因为复合镀铝芯材碳化物半径较小，皮材中的硅原子沿氢键向心材中心扩散所形成的冲积现象产生的。复合镀铝轧机时严格控制冷作压延率和固溶工艺，有利于获得粗大碳化物的心材，使复合镀铝具有优良的抗弯曲性。

10．炉内摆放方法

产品在炉内焊接时的摆放方法不合理，集流管皮材融化后受重力作用可能向上流动，容易导致钎料流失、钎缝不致密，如集管钎料流向翅片，会完全溶化翅片。