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陶瓷ABM钎焊过程中,常见的缺陷有好几种。每种缺陷产生的原因不一样,解决方法也不一样。下面逐一分析。
气孔是焊缝里有小空洞,是常见缺陷。产生原因:工件表面不干净,有油污、水分,加热时挥发产生气体;钎料片放的位置不对,气体排不出去;真空度不够,残余气体多。
解决方法:焊前严格清洗工件,用酒精或丙酮超声清洗;钎料片放在合适位置,留排气通道;提高真空度,延长抽真空时间。
| 缺陷类型 | 主要原因 | 解决方法 | 预防措施 |
|---|---|---|---|
| 气孔 | 工件不干净、气体排不出 | 清洗工件、留排气通道 | 焊前严格清洗 |
| 裂纹 | 应力大、冷却太快 | 慢冷、加缓冲层 | 选热膨胀系数接近的材料 |
| 未焊合 | 温度低、钎料少 | 提高温度、增加钎料 | 优化工艺参数 |
| 氧化变色 | 真空度不够 | 提高真空度 | 检查真空系统 |
裂纹是比较严重的缺陷,焊缝开裂或者陶瓷开裂。主要原因是陶瓷和金属热膨胀系数差太大,冷却时收缩不一致,产生很大应力。
解决方法:选热膨胀系数和陶瓷接近的金属材料,比如可伐合金,热膨胀系数和氧化铝陶瓷差不多;或者在中间加一层缓冲材料,比如钼片、铜片,吸收应力;冷却速率放慢,减少应力。
变形就是工件焊完后歪了、翘了。原因是装夹不好,焊接时工件移位;或者温度太高,工件软化变形。
解决方法:设计合适的夹具,装夹牢固,防止焊接时移位;温度不要太高,在保证钎料熔化的前提下尽量低一点;薄壁件要注意支撑,防止软化变形。更多工艺细节可参考真空钎焊炉产品中心。
气孔是陶瓷钎焊最常见的缺陷,看起来就是焊缝里有一个个小空洞。气孔大小不一,小的针尖大,大的几毫米。气孔不仅影响外观,还会影响气密性和强度。
气孔产生的原因主要有几个。第一,工件表面有油污、指纹、水分,加热的时候这些东西挥发,变成气体,留在焊缝里。第二,钎料片和工件之间有间隙,气体排不出去,熔化后就形成气孔。第三,真空度不够,炉膛里残余气体多,溶解在钎料里,冷却时析出形成气孔。
怎么预防气孔?焊前一定要清洗工件,用酒精或者丙酮超声清洗,洗完烘干。装炉的时候,工件之间留间隙,让气体能排出去。抽真空时间长一点,把气体抽干净。东莞志远工业设备的设备,带真空度实时监控,真空不够不升温。
裂纹是比较严重的缺陷,有表面裂纹和内部裂纹。表面裂纹肉眼能看到,内部裂纹要用X光或者探伤才能看到。裂纹会导致气密性失效,结构强度下降,产品直接报废。
裂纹产生的根本原因是应力。陶瓷和金属的热膨胀系数不一样,加热膨胀、冷却收缩的时候,变形量不一样,就会产生应力。应力超过材料强度极限,就裂了。
怎么减少裂纹?选热膨胀系数和陶瓷接近的金属,比如可伐合金,热膨胀系数和氧化铝差不多。或者中间加缓冲层,比如钼片、铜片,吸收应力。冷却慢一点,减少应力。东莞志远工业设备可以帮客户设计缓冲层结构。
未焊合就是焊缝有地方没焊上,钎料没润湿。原因:温度太低,钎料没充分熔化;钎料太少,不够润湿整个面;工件表面太光滑或者太脏,钎料不润湿。
解决方法:适当提高焊接温度;增加钎料用量;焊前处理工件表面,增加表面能,帮助润湿。
除了气孔、裂纹、未焊合、氧化变色,还有一些其他缺陷,下面详细介绍。
焊缝过烧就是温度太高了,钎料过热,晶粒粗大,焊缝变脆。过烧的焊缝看起来颜色发暗,甚至有流淌的痕迹。过烧的焊缝强度很低,容易断。
怎么判断过烧?看焊缝颜色,正常的焊缝是银白色或者浅金色。过烧的焊缝颜色发暗,甚至发黑。而且焊缝形状不正常,钎料流得到处都是,本来应该在焊缝位置,结果流到别的地方了。
怎么预防过烧?温度不要设太高,在保证钎料熔化的前提下尽量低。保温时间不要太长。热电偶要校准,不然温度显示不准,实际温度比显示的高。
焊缝偏析就是钎料里的成分分布不均匀。有的地方银多,有的地方铜多。因为不同成分熔点不一样,熔化后流动速度不一样,冷却的时候就分开了。
偏析的焊缝强度不均匀,有的地方强度高,有的地方低。而且外观也不好看,焊缝颜色深浅不一。怎么预防?升温速率慢一点,让钎料充分混合。冷却也慢一点,让成分均匀结晶。
有的陶瓷件焊前先做金属化,就是在陶瓷表面镀一层金属,然后再焊。如果金属化层和陶瓷结合不好,焊完后金属化层会脱落,焊缝就失效了。
金属化层脱落的原因,一般是陶瓷表面处理不好,金属化层和陶瓷结合力不够。或者焊接温度太高,金属化层和陶瓷反应过度。这个要从上游找原因,陶瓷件来料就要检验金属化层结合力。
怎么检测焊缝有没有缺陷?常用的方法有这几种。
最基本的就是外观检查,用肉眼或者放大镜看。看焊缝颜色对不对,有没有气孔、裂纹、流淌。外观检查能发现大部分明显的缺陷。
对于要求密封的产品,要做气密性测试。简单的就是打压保压,通压缩空气,看压力降。精确的用氦质谱检漏,能测出很小的漏率。
做试样,焊完后做剪切试验,测焊缝强度。强度够不够,有没有达到要求。这个一般是做工艺验证的时候用,批量生产不用每件都做。
重要的产品,要做X光探伤,看内部有没有气孔、裂纹。X光能看到内部缺陷,外观看不到的。更多缺陷检测方法可参考真空钎焊炉产品中心。
做质量管理,不能凭感觉说有多少缺陷。要统计,要分析。下面是常用的缺陷分析方法。
柏拉图就是把缺陷按数量从多到少排,画成柱状图。你会发现,80%的问题是由20%的原因造成的。也就是最主要的两三个缺陷,占了大部分不良品。
你只要把这两三个主要缺陷解决了,良率马上就上来了。不用所有问题一起抓,先抓主要矛盾。
鱼骨图就是分析问题的原因。从人、机、料、法、环五个方面找原因。人,就是操作人员有没有按规程做。机,就是设备有没有问题。料,就是材料好不好。法,就是工艺方法对不对。环,就是环境干不干净。
通过鱼骨图,把可能的原因都列出来,然后一个个验证,找到真正的原因。
做陶瓷钎焊,很多人会犯一些常见的错误。下面列出来,大家注意避免。
很多人觉得温度高一点,钎料熔化充分,焊得更牢。其实不对。温度太高,钎料过烧,晶粒粗大,焊缝反而变脆。而且陶瓷可能过热损坏。温度要在合适的范围,不是越高越好。
真空度当然是高一点好,但也不是越高越好。达到工艺要求就行,不用追求极限真空。因为更高真空要更贵的设备,抽真空时间也更长,效率低。只要满足焊缝质量要求,就够了。
保温时间长一点,反应充分,结合更好?不对。时间太长,活性元素过度扩散,焊缝里钛含量变少,强度反而下降。而且效率低。保温时间要合适,不是越长越好。
很多人为了提高效率,一炉尽量多装产品。结果装太密,温场不均匀,有的地方温度高,有的地方温度低。而且气体排不出去,气孔多。装炉量要合理,留够间隙,保证温场均匀和排气。
预防缺陷,不能只靠技术,还要靠管理。下面介绍几个管理方法。
每个工序都要有标准作业指导书。工人按标准做,不要凭感觉。清洗怎么洗,叠片怎么叠,装炉怎么装,都写清楚。新员工培训,按标准教。这样不管谁做,效果都一样。
每批产品第一件,要做首件检验。焊完第一件,先做测试,合格了再继续生产。如果第一件就不合格,说明工艺或者材料有问题,及时调整,不要批量出废品。
每天开工前,要点检设备。真空度够不够,加热正常不正常,冷却水通不通。设备状态不好,不要勉强用,先修好再用。很多缺陷都是设备状态不好导致的。
出了质量问题,怎么排查?下面是一个标准的排查流程。
先看清楚是什么缺陷。是气孔?裂纹?未焊合?还是氧化变色?缺陷在什么位置?是个别产品有,还是批量都有?把现象描述清楚。
调出这炉的工艺参数记录。温度对不对?真空度够不够?升温速率正常吗?保温时间够吗?有没有偏离工艺曲线?
看看这批材料和以前的有没有不一样。陶瓷件是不是换了批次?金属件是不是新供应商?钎料是不是过期了?材料变了,工艺可能也要跟着调。
清洗是不是按标准做的?有没有偷懒?装炉量是不是太多了?工件摆放是不是太密了?
一步步排查,总能找到原因。找到原因后,针对性解决,然后验证效果。
预防缺陷,不能只靠技术,还要靠管理。下面介绍几个管理方法,很多厂家都在用,效果很好。
每个工序都要有标准作业指导书。工人按标准做,不要凭感觉。清洗怎么洗,叠片怎么叠,装炉怎么装,都写清楚。新员工培训,按标准教。这样不管谁做,效果都一样。
作业指导书要贴在工位上,工人抬头就能看到。不能放在抽屉里,谁也不看。
每批产品第一件,要做首件检验。焊完第一件,先做测试,合格了再继续生产。如果第一件就不合格,说明工艺或者材料有问题,及时调整,不要批量出废品。
首件检验很重要。很多厂家不做首件,一上来就批量生产,结果整批都不合格,损失很大。做首件就是花几分钟,避免大损失。
每天开工前,要点检设备。真空度够不够,加热正常不正常,冷却水通不通。设备状态不好,不要勉强用,先修好再用。很多缺陷都是设备状态不好导致的。
点检表要填,每天打勾。这样设备状态有记录,出了问题能追溯。
做陶瓷钎焊,很多人会犯一些常见的错误。下面列出来,大家注意避免。
很多人觉得温度高一点,钎料熔化充分,焊得更牢。其实不对。温度太高,钎料过烧,晶粒粗大,焊缝反而变脆。而且陶瓷可能过热损坏。温度要在合适的范围,不是越高越好。
很多人为了提高效率,一炉尽量多装产品。结果装太密,温场不均匀,有的地方温度高,有的地方温度低。而且气体排不出去,气孔多。装炉量要合理,留够间隙,保证温场均匀和排气。
Q1:陶瓷钎焊有气孔是什么原因?
主要是工件表面不干净,有油污水分,加热挥发产生气体。或者钎料位置不对,气体排不出去。焊前严格清洗就能解决大部分气孔问题。
Q2:焊完陶瓷裂了怎么办?
一般是应力太大。可以选热膨胀系数接近的金属材料,或者中间加缓冲片,比如钼片、铜片。冷却慢一点也有帮助。
Q3:焊缝颜色发暗是怎么回事?
真空度不够,钎料氧化了。检查真空系统,提高真空度。焊缝应该是银白色或浅金色才对。
Q4:为什么会有未焊合的地方?
温度低了钎料没熔化,或者钎料太少。也可能是工件表面太脏,钎料不润湿。提高温度、增加钎料、清洗工件就能解决。
Q5:焊完工件变形了怎么回事?
装夹不好,焊接时移位了。或者温度太高,工件软化变形。设计好夹具,温度别太高就行。
Q6:怎么减少气孔?
焊前用酒精或丙酮超声清洗,烘干后再装炉。抽真空时间延长一点,让气体充分抽出。
Q7:裂纹和气孔哪个更严重?
裂纹更严重。裂纹会导致气密性失效,结构强度下降。气孔小的话影响不大,大气孔会影响气密性。
Q8:陶瓷钎焊良率一般多少?
工艺成熟后,一般能到90%以上。刚开始调工艺可能低一点,调好参数就稳定了。
Q9:东莞志远工业设备可以帮解决缺陷问题吗?
可以。我们有工程师和试验炉,客户寄样品过来,我们帮分析原因,调试工艺,解决问题。
Q10:怎么检查焊缝有没有缺陷?
外观检查看表面。气密性测试用氦质谱检漏。强度测试做剪切试验。必要时可以做X光探伤。
Q11:清洗工件用什么较好?
一般用酒精或丙酮超声清洗5-10分钟,然后烘干。油污重的话先用水基清洗剂洗,再用酒精洗。
Q12:真空度不够会导致什么缺陷?
焊缝氧化变色,强度下降,气密性差。严重的话钎料活性下降,根本焊不上。