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铝材等类似材料的超声波焊接应用

1)钎焊所需的设备

铝热交换器超声波钎焊的主要设备包括超声波钎焊炉、焊液补充器、熔体密度测量仪预热装置。铝热交换器超声波钎焊时的加工装备位置如图818所示

2)铝铝超声波钎焊工艺

将铝热交换器产品的零件清洗、扩管、扩口并组装后,用火焰对其装配部位预热,再迅速移到钎焊池的上部,同时用熔体刮板刮去池液表面浮渣,之后将产品慢慢浸入钎焊液中,稍等片刻35s,待产品装配配区温度接近焊接温度时,启动超声波36s,利用超声波振荡促使锌液迅速湿润并填满焊缝,然后提起产品,去掉钎焊液(柱)完成钎焊。

①产品的清洗与装配用化学清洗方法去掉产品及弯头内外表面氧化层、油质等残物,装配间隙δ可由实验室所得钎焊(浸润)高度H与装配间隙δ关系曲线来确定(图19)。装装配间隙的取值原则为,装配管直径较小的,取间隙值要大些;反之则小些。另外,装配时,弯头端口与扩口内壁接触点要有一定缝隙(图820),以便使液面上升时与装配隙形成封闭,使空气从此处入口通过产品内部排出,不影响钎焊液的浸润。

②产品装配区预热产品的预热是为了防止冷产品进入钎焊池时,其表面熔体凝固,故预热温度至少要达到427℃或高于焊液温度10℃左右,预热速度要快(3040s),否则产品将产生难去掉的氧化层。但预热的温度不可过高,否则产品在钎焊施加超声波时,会发生过度腐蚀。

③产品的浸没深度H1产品在焊液中的浸没深度H1是影响钎焊浸润高度的重要因素,它们之间呈线性关系,即当浸没深度H1增增加时,浸润高度H也随之增加.

④超声波铝钎焊要点利用超声波振动产生空穴作用,充分消除产品装配部件表面氧化层,使钎液迅速湿润其表面。一般启动超声波时间为36s,超超声波的频率为20~30kHz。如果时间过短,达不到预期目的;如如果时间过长,可能使产品过度腐蚀,这还与产品管壁厚度、焊焊液成分、焊液温度和超声波功率有关。

⑤熔体温度的均匀和表面浮渣的清涂在焊液池中钎焊完的产品不断提走,造成池液温度不均匀匀,故要用搅拌器定时搅拌熔体;池液表面的浮渣用刮板及时刮去,去掉有害杂质。

⑥焊液成分及焊液补充焊液的成分为95Zn(质量分数,下同)和5Al,温度般控制在419426℃。为了保持焊液成分的稳定,要及时补充焊液,并保证池液维持在个恒定的水平线上,不影响产品的浸润高度。但在钎焊过程中,焊液成分不断变化:产品中铝管和出入口铜配管的熔熔蚀,以及焊池壁冲击熔蚀,使熔液中AlCuMnFeNiCr熔体中的AI含量应控制在3%~7%范围。如果A含量超过7%,钎焊接头会出现收缩和疏松孔洞;如果低于3%,铝弯头会在熔体中腐蚀和熔化。Cu含量超过25%将引起等含量增加。

焊液熔点急剧上升,熔体将变黏滞;Mn含量超过0002%和Ni含量超过0003%会形成浮渣;Fe含量超过005%,在熔液表面形成FeAl化合物,引起焊接脆性。所以,通常补充液成分含975%~985Zn,及时用刮板去掉液面浮渣,保持熔体成分稳定,以保证钎焊质量


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