摘 要

紫铜管在电器、机械行业日益广泛的使用，使人们对其焊接质量提出了更高的工艺要求和经济要求，目前在紫铜管件生产过程中，大都采用火焰钎焊，但火焰钎焊的环境污染严重，感应钎焊作为一种绿色无污染的钎焊方法，在生产过程中的使用比例在逐步增加。使用SPG-10-Ⅱ高频感应加热装置和SPY3-30-C2手持式感应加热器，采用多环螺旋Cu-P焊环，感应钎焊φ8规格与φ9.52规格的T2紫铜管，对焊瘤的形成、不同焊接部位和加热功率对熔合线、焊合率及接头显微组织的影响进行了研究，优化出钎焊工艺参数。

结果显示，使用多旋螺旋焊环能获得无焊瘤、成型良好的紫铜管钎焊接头。加热时，感应线圈从高于接头5mm至15mm，接头焊合率基本不变；加热时，感应线圈从高于接头15mm至25mm，接头焊合率很快下降至0%，其中，加热时，感应线圈高于接头10mm与15mm，焊合率均高于90%，将铜管扩口上边缘最高温度加热至720℃（高于钎料熔点）才能得到较高的焊合率。钎料熔化后，在一定时间范围内，熔合线随加热时间增加而增长，钎缝填满后，继续加热，熔合线几乎不再增长，不同加热功率对焊合率的影响很小。加热功率对焊合率的影响很小。通过实验，建议对于φ8规格的紫铜管，使用SPY3-30-C2手持式感应加热器进行感应钎焊时，采用3.5环φ0.8的螺旋焊环作为钎料，加热时，感应线圈高于接头10mm到15mm，预设加热电流为25A，加热时间为5.5A，工作时实际电压为171-181V，实际电流为32A，工作频率为87KHz。

关键词：紫铜管；感应钎焊；Cu-P钎料；焊合率

Abstract

With the increasing useing of T2 Cu tube in the electrical appliances and machinery industry,people put forward higher technological and economic requirements to the welding quality.Currently,Flame brazing is most used in the produced process of Cu pipe which causes serious environgmental problems.Instead,Induction brazing is a kind of green and pollution-free brazing method,the use ratio of which in the production process is gradually increasing. Using SPG-10-Ⅱ high-frequency induction heating device and SPY3-30-C2 hand-held induction device ,with multi-ring spiral brazing ring,braze φ8 and φ9.52 specifications of the T2 Copper tube.Overlap’s forming,the effect of different heating positions and heating power on the fusion line and the bonding rate and the microstructure of the joint were studied to optimize the brazing process parameters.

Good-looking Cu brazing joint without overlap can be obtained with the use of multi-ring spiral brazing ring .The variation range of the bonding rate from the brazing position 1(the edge of tube’s flare is 5mm higher than the upper edge of the induction coil ) to 3(the edge of tube’s flare is 15mm higher than the upper edge of the induction coil) is quite slight,but the bonding rate decreases rapidly to 0% when the brazing position changes into 3 and 5 (the edge of tube’s flare is 15mm to 25mm higher than the upper edge of the induction coil).the bonding rates of brazing position 2(the edge of tube’s flare is 10mm higher than the upper part of the induction coil) and 3 are higher than 90%.Only when the maximum temperature of the upper edge of the tube’s flaring is heated to over 720℃(higher than the melting temperature of the braze) can get a higher bongding rate.After the braze is melted,the melting line increases with the increase of heating timein a certain period of time.After the brazing seam is filled,the fusion line will no longer grow.The heating power has little effect on the bonding rate and the growth of fusion line.In this article,it’s recommended for φ8 specifications of Cu tube to Use SPY3-30-C2 device to braze with the 3.5 ring of φ0.8 spiral brazing ring ,and the edge of the tube’s flare is 10mm to 15mm higher than the upper edge of the induction coil,and set the brazing current and heating time on 25A and 5.5s.

Key Words：Cu tube;induction brazing;Cu-P solder;bongding rate

目录

第1章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2国内外研究现状 1

1.2.1紫铜管连接钎焊过程的研究现状 1

1.2.2钎焊紫铜的钎料的研究现状 2

1.3本课题主要研究内容 3

第2章 实验材料及方法 4

2.1实验材料 4

2.2实验方法 5

第3章 结果与讨论 8

3.1 SPG-10-Ⅱ高频感应加热装置 8

3.1.1 不同焊接位置对接头外观的影响 8

3.1.2 不同加热时间时钎料的行为研究 9

3.1.3 螺旋焊环对接头外观的影响 10

3.1.4感应线圈的磁芯对接头外观的影响 11

3.2 SPY3-30-C2手持式感应加热机 12

3.2.1 不同焊接位置对接头外观的影响 12

3.2.2不同加热功率对接头外观的影响 15

3.3拉伸强度测试 17

3.4钎焊缺陷及焊合率计算 19

3.4.1不同加热时间对熔合线长度的影响 20

3.4.2不同焊接位置对焊合率的影响 20

3.4.3不同加热功率对焊合率的影响 23

3.5显微结构特征 23

3.5.1不同焊接位置对母材显微组织的影响 23

3.5.2不同焊接位置对接头显微组织的影响 26

3.5.3不同加热功率对接头显微组织的影响 28

第4章 结论 30

参考文献 31

致 谢 32

1. 绪论

1.1研究背景

紫铜管具有优良的导热、散热及耐腐蚀性能，并具有高温、高压的特点，使紫铜管可在多种环境下使用：用于制造空调等制冷设备的换热设备^[1]，作为室内暗敷用燃气管材^[2]，在海洋平台中用于输送生活用水^[3]等，在各领域的应用前景广阔。紫铜管日益广泛地使用，使人们对其焊接质量提出了更高的工艺要求和经济要求，包括焊接外观质量、批量生产过程中管件的质量稳定性、生产的稳定性和一致性。然而，紫铜管在传统上一般多采用焊条电弧焊、熔化极气体保护焊及气焊等方法，由于紫铜的导热系数与线膨胀系数较大，在使用上述焊接方法连接紫铜管时容易产生未焊透、气孔等问题^[4]。目前在紫铜管件连接的大规模生产过程中，大多使用火焰钎焊和感应钎焊^[5]。

钎焊的加热温度低于母材熔点，高于钎料熔点，是通过钎料的熔化，在母材与钎料之间形成原子相互扩散的机械连接。首先，与焊接相比，钎焊的母材不熔化，加热温度较低，因此对母材的性能影响较小；其次，钎焊的生产效率高，如可一次性通过火焰钎焊大批量的紫铜管连接件。然而，钎焊也存在一些不足，如接头强度较低，耐热性差，钎料中含Si、B等降低母材熔点的元素会增大钎焊接头的脆性^[5]。