钎焊缺欠检验方法、成因分析及防止措施

摘自：钎焊 2018-01-09

      钎焊连接过程中，由于钎焊材料、连接工艺及钎剂种类等因素，钎焊接头中往往会产生一些缺陷，而缺陷的产生和存在将给钎焊接头质量和工件使用可靠性带来许多不利因素，缺陷产生的原因很多、较为复杂。文中对钎缝缺欠种类进行了归纳、总结，并分析其产生原因。

钎焊接头缺陷的检验方法可分为无损检验和破坏性检验。

      (1)外观检查。外观检查是用肉眼或低倍放大镜检查钎焊接头的表面质量.如钎料是否填满间隙，钎缝外露的一端是否形成圆角，圆角是否均匀.表面是否光滑，是否有裂纹、气孔及其他外部缺陷。
      (2)表面缺陷检验。表面缺陷检验法包括荧光检验、着色检验和磁粉检验。它们用泡沫检查外观及检查发现不了的钎缝表面缺陷，如裂纹、气孔等。荧光检验一般用于小型工件的检查，大工件则用着色探伤法，磁粉检验法只用于磁性金属。
      (3)内部缺陷检验。一般采用X射线和y射线、超声波和致密性检验。
X射线和y射线是检验重要工件内部缺陷的常用方法，它可显示钎缝中的气孔、夹渣、未钎透以及钎缝和母材的开裂，超声波检验所能发现的缺陷范围与射线检验相同。钎焊结构的致密性检验常用方法有：水压试验、气密试验、水渗透试验、煤油渗透试验和质谱试验等方法。其中水压试验用于高压容器；气密试验及气渗透试验用于低压容器；煤油渗透试验用于不受压容器；质谱试验用于真空密封接头。

 1  钎缝缺欠概念

      广义的钎缝缺陷是指钎焊接头中的不连续性、不均匀性以及其他各种不完整性，专业术语为钎焊缺欠。可分为外观缺欠、内部缺欠、界面缺欠、隐形缺欠四大类。

 2  外观缺欠

2.1  填缝不良

      主要缺欠有凹陷、未钎上、未钎透、焊瘤等。产生原因：1）接头设计不合理；2）装配不当，接头间隙过大或过小，装配时母材歪斜；3）钎焊前表面准备不当；4）钎剂选择不当（如熔点不合适、活性差等）；5）钎料选用不当，如钎料润湿性差，钎料数量不足，或钎料放置不当；6）钎焊温度不当或分布不均。

2.2  钎料溢流

      产生原因：1）钎焊温度过高或保温时间过长；2）钎料放置不当，未起毛细作用；3）钎焊间隙过大；4）钎料与母材发生化学反应；5）钎料填充过量；5）阻钎剂量少或质量差。

2.3  钎缝圆根不饱满

       产生原因：1）钎剂的活性或毛细填缝能力差；2）钎料毛细填缝能力差或钎料量不足；3）钎焊加热不均匀。

2.4  表面不光滑

      产生原因：1）钎剂用量不足或选择不当；2）钎焊工艺选择不当；3）温度过高或时间过长；4）钎料金属晶粒过大；5）钎料过热。

 3  内部缺欠

3.1  夹渣

      产生原因：1）钎剂使用量偏多或偏少；2）钎剂的密度过大；3）间隙选择不当；4）钎料从接头两面同时填缝；5）钎料与钎剂熔化温度不匹配；6）钎剂粘度过大；7）加热不均。

3.2  偏析

      产生原因：1）钎料选择不当；2）钎焊温度过高；3）钎焊时间偏短；4）钎料中S、P等元素偏高。

3.3  气孔

      产生原因：1）钎焊前母材清洗不当；2）钎料过热；3）母材和钎料中析出气体或；4）钎剂选择不当，钎剂去膜作用和保护气体去氧化物作用偏弱；5）接头间隙选择不当；6）钎剂过多。

3.4  空穴

      产生原因：1）母材钎焊前未进行除气；2）钎焊前局部清洗不干净；3）钎料的润湿性或流动性差；4）钎料温度偏低；5）钎焊间隙不均匀；

3.5  疏松

      产生原因：1）钎料选择不当或质量欠佳；2）钎料中合金元素离析挥发。

3.6  未熔化

      产生原因：1）钎焊温度不当；2）钎剂选择不当，钎料与钎剂不匹配；

3.7  隐形卵

      产生原因：1）钎焊温度不当；2）加热不均匀；3）钎焊工艺选择不当。

4  界面缺欠

4.1  未钎透（欠润湿）

      产生原因：1）钎料选择不当或量不足；2）钎焊前母材清洗不干净或重新污染；3）钎料放置不利于填充间隙；4）钎焊间隙过大而没有加大间隙填料，毛细作用失效；5）接头过长，钎料的填隙能力不足。

4.2  母材溶蚀

      溶蚀分为溶蚀（坑）、溶穿（洞）、咬边。产生原因：钎焊温度过高，保温时间过长；2）母材与钎料之间反应剧烈；3）钎料用量偏大。

4.3  钎缝熔蚀

      产生原因：1）选择钎焊温度偏高；2）钎焊保温时间过长；3）钎料选择不当，合金化作用太剧烈。

4.4  母材开裂

      产生原因：1）母材过烧或过热；2）钎料向母材晶间渗入，形成脆性相；3）加热不均匀或由于刚性夹持工件而引起过大的内应力；4）母材本身有内应力而引起应力腐蚀；5）异种母材的热膨胀系数相差过大；6）冷却速度过快。

4.5  钎缝开裂

     产生原因：1）钎缝脆性过大；2）异种母材的热膨胀系数不同，冷热过程中形成的内应力过大；3）同种母材钎焊加热不均匀造成冷却过程中收缩不一致；4）钎料凝固时，母材相互错动；5）钎料结晶温度区间过大。

4.6  界面腐蚀

      产生原因：1）环境潮湿，腐蚀或绝缘不良；2）钎料脆性大。

5  隐形缺欠

5.1  脆性相

      产生原因：1）钎焊间隙太大；2）钎料选择不当；3）钎焊保温时间不够；4）过热产生晶粒粗大。

5.2  残余应力与变形

       产生原因：1）夹具设计不当或选材欠妥；2）加热冷却过快；3）钎焊加热不均匀；

5.3  残留钎剂

      产生原因：1）钎剂用量过多；2）夹具设计不当；3）接头设计不合理。

文章来源：中国机械工程学会焊接学会第十八次全国焊接学术会议论文集·钎缝缺欠产生原因分析  

作者：新型钎焊材料与技术国家重点实验室  王星星  裴夤崟

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