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2025-09-29
火焰钎焊设备与工艺方法优化方案
【摘要】：火焰钎焊夹具应能适应钎焊组件加热后的膨胀。火焰钎焊中常用的钎料系统是BAg、BCuP和RBCuZn。尽量不要把火焰直接作用在钎料上以及缝隙处的钎剂上，直接加热钎焊材料容易使它们过热、出现烟气，甚至导致钎焊材料失效。
1.火焰钎焊的设备
火焰钎焊设备主要包括储气设备、阀门、传输气体的管路系统、焊炬、喷嘴、安全装置和其他辅助装置。
（1）储气设备 手工火焰钎焊所用的燃气通常用以下三种方式储存和供气。
1）单独钢瓶供气，通常用于量不大或需要移动的场合。
2）带歧管的瓶组供气，用于气体消耗量较大的场合。
3）管道输送，用于需要大量气体的场合。
（2）气体压力调节器 气体压力调节器的作用如下。
1）降低从气源来的压力，以满足燃气燃烧的要求。
2）当气源压力有变化时，维持出口压力不变。
压力调节器有单级和双级两种不同的类型。单级调节器是简易型的调节器，它使气瓶输出的气体压力一步降到钎焊用压力。双级调节器使气瓶输出的气体压力分两步降到钎焊用压力。调压器上通常有两个量表，调压器的入口量表测量气瓶的气体压力，外侧量表测量释放到焊炬上的压力。
（3）焊炬及喷嘴
1）焊炬。手工火焰钎焊的焊炬由枪体、混合室和喷嘴组成，枪体上有阀门控制氧气和燃气的流出。混合室提供了适合燃烧的燃气和氧气的混合。喷嘴提供了所期望的火焰尺寸和轮廓，它能保证操作人员有效地将火焰引向被钎焊件。
2）喷嘴。各种火焰钎焊的喷嘴根据焊炬尺寸、被加热的焊件尺寸和选择的燃气来确定。它们通常采用具有高导热性、不容易过热的铜合金来加工。乙炔或氢气使用的喷嘴口是平的，用于丙烷或液化石油气的喷嘴，在其口上有一个凹面，以防止侧向风吹灭火焰。
（4）夹具及其他辅助装置
1）夹具。夹具的设计主要考虑夹具不能干涉焊炬火焰的正常移动和接合面的均匀加热，并且保证钎焊操作者具有良好的视野来观察钎焊接头。夹具与焊件的接触面积越小越好，它不能被焊炬火焰退火、不能接触钎剂、不能起到散热器的作用。火焰钎焊夹具应能适应钎焊组件加热后的膨胀。
2）其他辅助装置。它包括如下配件。
①软管：使用在氧-燃气设备上的软管是柔性的，并能承受相对高的压力。(https://www.chuimin.cn)
②回火保险器：回火保险器安装在软管和焊炬之间或软管和调压器之间，它实际上是一个阀门，防止由于设备、操作人员误操作等原因使焊炬火焰进入焊炬或软管中形成回火。
2.火焰钎焊的工艺方法
（1）钎料 大多数金属适合火焰钎焊，只有一些活泼的金属（如钛和锆）不适合火焰钎焊。火焰钎焊中常用的钎料系统是BAg、BCuP和RBCuZn。BAg钎料的熔化温度为593～815℃，它尽管比铜锌钎料贵，但由于其熔化温度低，具有优良的钎焊工艺性能，容易操作，所以可以用于生产速度较高的场合。BAg钎料可用于大部分黑色金属和有色金属，一般需使用钎剂。
BCuP钎料的熔化温度为704～926℃，主要用于铜和铜合金的钎焊，不能用于黑色金属、镍基合金或含质量分数10%以上镍的铜合金。BCuP钎料在纯铜上使用时是自钎剂，但在其他金属（包括铜合金）上使用时需使用钎剂。由于其耐蚀性差，不能用于含硫的工作环境中。
RBCuZn钎料的熔化温度为815～982℃，可用于连接各种钢铁材料和非钢铁材料。由于其钎焊温度较高，要防止母材过热。
（2）钎剂 用于火焰钎焊的钎剂一般是氟化物-硼酸盐型。按照美国焊接学会（AWS）分类的钎剂和典型应用见表3-2-1。
表3-2-1 美国焊接学会（AWS）钎剂的分类及典型应用
利用钎剂的熔化温度比钎料的钎焊温度稍微低一点的特性可以指导焊工观察焊件是否接近钎焊温度，以避免工件过热。当观察到钎剂完全变成液体后，就将钎料接触到接头上，钎料随即熔化，连续送进钎料，直到流动的钎料填满接头，停止加热。
（3）火焰 在火焰钎焊中，为了获得满意的钎焊接头，要对火焰进行适当调节。调节氧乙炔焰相对简单，依靠观察火焰的特点来调节。丙烷气和液化石油气的火焰没有明显的变化，调节比较困难，需要通过流量计来调节。
加热时，要用内焰而不是焰心来加热。钎料只在母材的钎焊区域达到适合的钎焊温度时才能实现流动和毛细现象，要通过焊件与火焰的相对运动，使接头区域达到均匀的温升。尽量不要把火焰直接作用在钎料上以及缝隙处的钎剂上，直接加热钎焊材料容易使它们过热、出现烟气，甚至导致钎焊材料失效。
（4）焊炬摆动 摆动焊炬是火焰钎焊中最重要的操作要求之一。其目的是保证钎焊结合面上的温度能均匀地达到钎焊温度，并尽可能地在钎焊温度下维持一段时间，以完成钎料向接头缝隙的流入和气体的析出。也可以使用辅加多头或多火焰焊炬实现焊件温度的均匀化。
（5）钎料、钎剂的填加 手工火焰钎焊操作中通常采用送进钎料的方式，而在机械化操作时采用预置的钎料或焊膏。预置钎料要避免过早地熔化。当通过手工将钎料丝送到接头上时，先将钎料丝头浸在钎剂中，然后用钎料将钎剂抹到接头上，控制热量使熔化的钎料贯穿接头流动。
（6）钎焊接头的冷却
钎焊后，必须使接头在静止的状态下冷却到钎料的固相线温度以下，这种静态的空冷必须在没有振动和移动的条件下完成，以防损害接头。接头允许的冷却速度取决于母材的热膨胀系数和接头能够承受的热冲击。
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