简而言之,没有一个单一的“最佳”钎焊温度。理想的温度完全取决于您使用的特定填充金属。在不考虑填充合金的情况下将设备设置为通用温度是导致接头失效的最常见原因。
钎焊的核心原则是将组件加热到略高于填充金属完全液化(即其液相线温度)的点。这确保了填充金属通过毛细作用力自由地流入接头,而不会损坏被连接的母材。
钎焊温度的科学
要实现成功的钎焊,您必须了解所选填充金属的特性。制造商的技术数据表是您最关键的资源,因为它规定了您必须使用的温度。
固相线与液相线:关键温度
每种钎焊填充金属都有两个关键温度点:
- 固相线 (Solidus): 填充合金开始熔化的温度。
- 液相线 (Liquidus): 填充合金完全熔化的温度。
对于某些合金,例如共晶合金,固相线和液相线温度是相同的。对于大多数合金,两者之间存在一个“糊状”或“半熔融”的范围。
“流动点”经验法则
正确的钎焊温度不是熔点,而是高于熔点的温度。这确保了填充金属足够流动,可以被吸入接头的紧密间隙中。
根据普遍接受的经验法则,目标钎焊温度应设定在填充金属的液相线温度高出 50°F 至 100°F (28°C 至 56°C)。
为什么这个温度窗口至关重要
这个特定的窗口对于促进毛细作用力(将熔融的填充金属吸入接头的力)至关重要。
如果温度太低(低于此窗口),填充金属将流动缓慢,无法完全流动,从而导致空隙和接头薄弱。如果温度太高,您就有损坏部件或填充金属本身的风险。
超越温度:其他关键因素
达到正确的温度是必要的,但还不够。成功的钎焊取决于几个相互关联的参数的平衡。
停留时间:方程的另一半
时间与温度之间的平衡至关重要。停留时间 (Dwell time) 是组件保持在目标钎焊温度下的时间量。
较长的停留时间有助于确保大型或厚实的部件均匀加热,并使填充金属完全渗透到接头中。然而,在高温下停留时间过长可能与过高的热量一样具有破坏性。
母材兼容性
钎焊的一个基本规则是,该过程必须在远低于所连接母材熔点的情况下进行。
选择的钎焊温度不得使母材变形、弱化或以其他方式损坏。这是在某些应用中选择钎焊而非焊接的主要原因。
表面处理和助焊剂的作用
即使温度控制完美,如果表面不干净,钎焊也会失败。氧化物、油污和污垢会阻止填充金属润湿表面并流入接头。
适当的清洁和正确使用钎焊助焊剂(或受控气氛)以防止加热过程中重新氧化,是获得良好接头的不可或缺的先决条件。
理解权衡
选择钎焊参数总是在相互竞争的因素之间取得平衡。理解这些权衡是真正专家的标志。
过热的风险
将组件加热到远高于填充金属液相线温度或加热时间过长可能会导致几个问题:
- 母材侵蚀: 熔融的填充金属可能会开始溶解母材,从而削弱接头。
- 液析 (Liquation): 在某些合金中,熔点较低的成分可能会流出,而其他部分保持固态,从而改变填充金属的化学成分。
- 变形: 过高的热量可能导致薄部件翘曲。
欠热的问题
未能达到适当的流动点温度是更常见的错误,并会导致立即失效。
- 毛细作用力差: 填充金属粘度过高,无法被吸入接头。
- 空隙和填充不完全: 接头将存在间隙,严重影响其强度。
- “粘稠”的接头: 填充金属可能会聚集在接头入口处而无法渗透。
如何确定项目的正确温度
遵循此过程,以确保您每次都使用正确的温度。首先,根据您要连接的母材选择填充金属。然后,查阅该填充金属的技术数据表以查找其液相线温度。
- 如果您的主要重点是标准、牢固的接头: 将您的工艺温度设定在填充金属的指定液相线温度之上 50-100°F (28-56°C)。
- 如果您处理的是薄或对热敏感的材料: 瞄准该范围的下限(例如,液相线 + 50°F)并最小化您的停留时间以防止部件变形。
- 如果您钎焊的是厚实、异种或复杂的部件: 您可能需要使用该范围的上限(例如,液相线 + 100°F)并延长停留时间,以确保整个组件均匀加热。
通过从询问单个数字转变为理解原理,您就能控制整个钎焊过程。
摘要表:
| 关键因素 | 描述 | 目标范围 |
|---|---|---|
| 液相线温度 | 填充金属完全熔化的温度。 | 在填充金属的技术数据表中找到。 |
| 最佳钎焊温度 | 为实现适当流动而设定的炉温。 | 液相线 + 50°F 至 100°F (28°C 至 56°C) |
| 停留时间 | 保持在钎焊温度下的时间。 | 根据部件尺寸和复杂性而异。 |
| 母材熔点 | 避免损坏被连接部件的关键。 | 必须明显高于钎焊温度。 |
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