连续式气体保护钎焊炉的发展现状及其应用（二）

HEATS · 发表于 2010-9-12 15:42:34

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　　3.1.3氮基可控气氛

　　所谓氮基可控气氛是指气氛中90%以上为氮气，10%以下为活性气体，而且两气体的比例可调，其中进入炉膛的氮气纯度要达5个9以上。

　　瓶装氮气或小型的制氮机的氮气纯度一般为99.5%，要使其纯度达到99.9995%，必须对其加以纯化处理，纯化原理如下：

　　CH3OH→CO+2H2↑2CO+O2→2CO2↑2H2+O2→2H2O

　　采用甲醇裂解产生的CO、H2和氮气中的氧反应，除掉氮气中的氧，从而使氮气纯度达99.9995%,而多余的CO和H2(1%～10%可调)作为活性气氛进入炉内起到保护钎焊的作用。汽车零部件中的钢制零件均可采用上述保护气氛。该气氛的特点：

　　(1)安全。气氛中含有90%以上氮气，还原性气体仅占10%，其安全性显而易见。(2)节能，方便。一般大型工厂有氮气管道，只要将氮气接到钎焊炉上的氮气净化装置即可使用。无氮气管道的，困采用小型制氮机。空气经气体压缩后进入分子筛，经分子筛吸附即可得到氮气。这种制氮法即PSA法，设备简单，成本低，推广前景很好。

　　3.1.4高纯氮气

　　瓶装氮气或制氧机产生氮气，如上所述一般纯度达99.5%，但在汽车铝制散热器、汽车空调蒸发器、冷凝器、水箱等铝制产品必须在99.9995%氮气纯度下才可满足焊接要求，所以也必须对氮气进行纯化处理。它的处理方法和氮基可控气氛的处理不同，它采用无氢纯化处理方法。详细情况，这里不做叙述。这种气氛仅用于汽车铝制品的焊接。

　　3.2加热元件的种类

　　3.2.1 SiC棒

　　在钢制零件焊接所使用的钎焊炉，大都采用SiC棒，因这类零件焊接大都采用无氧铜钎焊，钎焊温度较高，一般在1120~1130℃左右，而SiC棒最高使用温度可达1200℃。采用SiC棒加热元件保护气氛，如采用氮气，炉膛最好采用马弗套，避免气体和SiC接触，因氮气和SiC在高温下产生反应，降低其使用寿命。

　　3.2.2 Ni—Cr丝

　　在国外进口的钎焊炉中，广泛使用Ni—Cr丝，但保护气氛一般采用丙烷燃烧气氛且保护气氛发生装置大都为内置式，因燃烧反应是放热反应，即可节省能量又可减少Ni—Cr丝的负担，也可以用于钢制零件的铜钎焊。

　　3.2.3 Fe—Cr—AL丝

　　这种加热元件是我国近年来研制成功的，它的使用温度高且成本低，应用前景很好，但同SiC棒一样，在炉膛设计时，如采用的气氛为氮气，炉膛应为马弗结构，以避免炉丝和氮气接触，降低其使用寿命。

　　3.3炉加热区结构

　　炉加热区结构有两种：

　　(1)由耐热及保温材料砌筑而成的炉膛内置马弗套，马弗套由耐热合金钢经成型焊接而成。这种结构由于密封性好，故节省保护气。但也有一个缺点，在钢制零件的铜钎焊时，其钎焊温度在1120~1130℃左右，马弗套长期在高温下工作，产生热蠕变，最终导致烧塌。以汽车三滤件的焊接为例，根据工厂使用的实际情况，一年内要更换两个2600mm×240 mm×190 mm的马弗套。造价2.6万元。年用于马弗套的费用为5.2万元，运行成本太高。工厂对此很头痛。当然，铝制产品的焊接，由于焊接温度低，不会有这方面的麻烦。

　　(2)炉膛完全由耐热及保温材料砌筑而成，无马弗套。这种结构的优点是，由于无马弗套，其炉膛使用寿命长，根据工厂经验，5年或更长时间内，炉膛不必大修。国内某研究所研制的一种钎焊炉，即为该类型。

　　3.4传送机构

　　对于连续式钎焊炉，传送方式有两种：

　　(1)网带传送机构

　　该机构由变频调速器、电机、行星摆线减速器驱动主动轮、导向轮托辊及张紧装置来完成网带的定向运动。传送速度一般在100~500mm/min之间可调,它具有结构紧凑,传送平衡、可靠等特点。工人操作简便，自动化程度高。缺点是，在钢制零件的铜钎焊时，网带在高温下工作，产生热蠕变，网带越拉越长，要不断调整张机构，张紧装置调整量不足时，要剪切链条，最终导致失效。而且，由耐热钢制成的链条高温加热后，晶粒粗大变脆、易断，剪接困难。但对于铝制产品的焊接，由于焊接温度低，不产生此麻烦。

　　(2)推舟机构

　　这种机构的进料口开在炉的侧面，将摆放工件的舟板从侧口推入炉内，炉体长度方向上有一气缸，将舟板向前推进后，缸杆退回，再续另一个舟板，如此复一舟推一舟，工件从进料区进入钎焊区、冷却区直至出炉口。它和网带结构均连续传送，只不过网带匀速传送，推舟为步进式传送。它的优点是传送结构简单，一个气缸即可，无网带高温蠕变之虑。舟板一般为石墨制成，价格便宜，不足之处是工人装卸工件略显麻烦。

　　4、连续式气体保护钎焊炉的应用

　　由于连续式气体保护钎焊炉类型较多，所焊工件品种也较多，不能一一列举，现以汽车铝制散热器的焊接为例，介绍这种钎焊炉及其产品的焊接。这种钎焊炉总长一般均在20~30m以上，一般由以下几个部区组成：

　　(1)喷淋钎剂区

　　工件摆放在传送带上，传送带以一定的速度匀速传动，工件进入喷淋钎剂区时，门架上一个喷头以一定的角度向下喷混合好的钎剂水混合液。钎剂一般采用Noclok无腐蚀钎剂。钎剂浓度在5%～25%范围内，液体钎剂在毛细作用下渗入钎焊缝隙，多余的的钎剂在重力作用下从工件非连接面上脱落。

　　(2)空气吹落区

　　工件随网带运动进入该区。由于工件上的多余钎剂仅靠重力脱落有限。在该区用风机向工件上吹风，以使多余的钎剂吹落掉。这两区吹落的钎剂落入接水槽中经泵抽至钎剂储罐。循环使用。

　　(3)干燥区

　　该区的作用是清除钎剂中的水分及工件表面吸附的空气水分，防止工件携带空气水分有害气体直接进入钎焊炉高温区，导致金属表面氧化。同时，工件及夹具因受热不均发生变形。干燥区温度一般≤110℃。

　　(4)加热区

　　典型的钎焊炉加热区长度一般为7～8m左右，分4个控温段。每个控温段加热元件热功率独立可调，可灵活的设置各控温段的温度，保证工件在最短的时间内均匀地升至钎焊温度。工作升至最高温度后有一段非加热区，其长度约为1～1.2m。整个钎焊加热区设置10个测温点，监测炉温的变化。各控温段温度，工作传送速度等焊接参数设定、测量、反馈控制以及生产程序，采用CPU计算机及PLC实现。

　　加热区各段温度及作用如下：

　　工件自干燥区进入加热区后，工作温度由110℃升至约565℃，此时工件进入加热阶段。工件继续传送至温度为565~570℃的区域，钎剂熔融，除去A1表面氧化物。当工件进入577~605℃区域时，钎料熔融，焊接面形成焊缝，此后进入加热区的非加热段缓冷。加热区的最高温度一般设计为800℃。

　　(5)冷却区

　　工件自加热区出来后，进入冷却区。工件在此区冷却，焊缝固化，钎剂也固化并留在部件表面。

　　冷却区分为水冷壁冷却、气冷及空冷。水冷壁冷却区长度为3~4m，调节水流量，可调节工件降温温度梯度。气冷段一般和钎焊加热炉分离，鼓风机吹入压缩空气，冷却工件，气冷后接空冷，出炉温度一般小于150℃

　　铝制散热器的焊接，采用Noclok钎剂必须采取高纯氮气保护，氮气的纯度为99.9995%，露点为-40℃。保护气体的用量炉尺寸1000mm×1000mm×150×27000mm为例，其在生产状态下为50m3/h,空载时小于20m3/h.钎焊工艺几点说明：

　　(1)工件喷洒钎剂前，要通过清洗步骤，去除残余的油污。(2)在干燥区，干燥温度不可过高。一般在200℃以下。如超过250℃。铝表面会形成高温氧化物，这些氧化物很难被Noclok钎剂去除。(3)氮气在炉内最关键的钎焊段流入而流向炉的入口和出口处。以此防止炉外杂质气体的侵入。当部件进入关键的钎焊段时，炉内保护气氛已形成。其露点≤—40℃而O2浓度<100×10-6这些是获得最佳钎焊效果所必须的条件。(4)在300—560℃范围内，微量的KALF4蒸发与所存在的湿气反应生成微量的HF。因此必须严格控制露点，不仅是提供钎焊气氛，而且是尽量减少HF的生成。(5)冷却后，钎剂残渣留于部件表面，形成厚度为1—2μm的粘膜。钎剂残留层不吸湿，无腐蚀性，不溶于水性溶剂。如需喷漆或转化为喷粉，则不需进一步表面处理。残余物是加在防腐的保护层，残余物薄层在热交换过程中不会出现碎裂。

　　5.结论

　　随着我国汽车工业的飞速发展，气体保护连续钎焊炉的应用愈来愈广泛，而它的应用对提高产品质量及生产效率具有极大的促进作用。

　　我国的科研单位应大力开发和研制各种类型的钎焊炉，以适应经济发展的需要。同时，我国的工矿企业应尽量采用我国自行研制的钎焊设备，以降低生产成本，提高效益，同时为国家节省外汇。总之，连续式气体保护钎焊炉的大量应用，必将促进企业的科技进步，提高劳动生产率，其前景十分广阔。

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