浅析真空灭弧室钎焊质量的影响因素

摘要：真空灭弧室钎焊过程中，其焊接质量的好坏，直接影响着产品的性能和寿命。所以，在真空灭弧室的钎焊过程中，其焊接质量尤为重要。它是指在钎焊过程中，利用钎料对母材表面进行加热熔化后，使母材和钎料产生冶金结合，以获得良好的焊接质量。本文对真空灭弧室钎焊质量的影响因素进行了分析。

关键词：真空灭弧室；钎焊质量；影响因素

真空灭弧室的制造过程中，导电杆是用来支撑触头组件，绝缘支撑件是用来支撑触头组件和外壳，触头组件是用来安装主触头。所以，真空灭弧室的制造过程中，导电杆和绝缘支撑件的制作尤为重要，而导电杆和绝缘支撑件的制作关键在于导电杆和绝缘支撑件的钎焊质量。

一、真空灭弧室钎焊质量的影响因素

1.钎焊操作温度

真空灭弧室钎焊操作温度应严格控制，避免钎焊过热。一般采用的加热方式是加热板与真空灭弧室进行预热，加热板温度不能超过1500℃。当钎料熔化时，应先加热板，然后再慢慢加热真空室。要特别注意的是，真空灭弧室预热后应尽快进行钎焊操作，如果长时间不进行钎焊操作，真空室会由于内部温度升高而发生膨胀和变形。此外，真空灭弧室在加热时还可能因受热不均匀而发生变形。为了避免上述现象发生，真空灭弧室的温度应在1500℃左右的真空环境下进行操作。此外，当真空灭弧室在使用过程中出现局部或整体的热膨胀时，还应注意不要将其加热到钎料熔化的温度以下，而是应该尽快采取措施消除热膨胀。

2.焊接压力

在钎焊过程中，随着焊接压力的增大，钎剂在母材中的扩散速度加快，促使钎剂在母材中的溶解度增大，同时熔化金属的粘度增大，并形成较多的钎料气泡。如果焊接压力过小，会使母材表面产生微小气孔和裂纹；如果焊接压力过大，将使钎剂在母材表面来不及扩散就已经凝固在母材表面。这些微小气孔和裂纹将导致在钎焊后，焊缝内部出现疏松、裂纹或不连续等缺陷。所以焊接压力必须满足焊接要求，并结合母材材料的性能合理选择。当使用低压真空钎焊机时，需要注意以下问题：焊接设备应当按照钎焊机技术条件规定的要求进行设计和制造。应确保焊接设备性能良好，在使用时能够正常工作；应保证真空钎焊机的真空度符合要求；应当按照焊接工艺参数对真空钎焊机进行调整；应经常检查真空钎焊机的真空度是否满足工艺要求。

3.焊剂

焊剂的成分，焊剂的质量和钎焊工艺对钎焊质量有很大的影响。在选择钎焊工艺时，不仅要考虑母材本身的组织结构，还要考虑到母材与钎料之间的润湿性能。一般选用润湿能力强、熔点低、熔程宽、流动性好的焊剂，以提高焊接质量。在真空灭弧室的钎焊工艺中，为了提高真空灭弧室的焊接质量，通常采用低熔点金属作焊料。常用焊剂有锡铅焊剂和银锡焊剂两种。锡铅焊剂是用高纯金属粉和含铅的化合物混合而成，其熔点较低，能与母材表面润湿，但不宜用来焊接高硬度材料。在使用银锡焊剂时必须注意其焊接性能。

4.钎焊的材料

真空灭弧室一般由铜、银铜合金、铜锡合金、锌铜合金等多种材料组合而成，由于材料的不同，在焊接时所形成的焊层结构也有所不同。所以在钎焊时，对于不同材料的焊缝应选用不同的焊料，如铜基或银基钎料一般选用无铅或低铅（Zn）钎料，而锌基钎料则通常选用有铅（Pb）钎料。钎焊时应保证焊缝内部无气孔、夹渣等缺陷，焊层要有较高的强度、硬度和抗腐蚀性，以保证灭弧室在工作过程中不会发生裂纹或脆断。在真空灭弧室产品制造过程中，通常采用真空钎焊技术对铜、银铜合金进行焊接。因在焊接时不使用金属焊剂，所以采用无铅或低铅（Zn）焊剂为载体，配制成焊料。目前市场上可以提供的钎焊材料主要有银铜合金、锌铝铜合金三种。根据不同的材料和焊接工艺要求选择合适的钎料和合理的焊接工艺参数，是保证焊缝质量的关键。

5.焊接电流

真空灭弧室的焊接电流直接影响到钎焊质量。因为电流大，母材表面温度高，在熔池凝固前母材和钎料的热作用下，母材表面局部熔化，使母材和钎料的熔点升高，若焊接电流过小，母材表面的局部熔化就会形成焊缝缺陷。此外，焊接电流过大时，还会造成焊渣飞溅和熔池金属过热等不良现象。钎焊时所用的焊接电流必须大于焊料的熔点及熔化温度，只有这样才能保证母材和钎料在熔化时能充分填充到焊点内，避免在焊缝中形成夹渣。一般情况下，焊接电流在额定值的10～20%之间，过大或过小均不利于焊点的钎焊。在保证焊接质量的前提下，为了充分利用能量和提高钎焊效率，可以通过调整焊接电流来达到上述目的。

二、真空灭弧室的焊接方法

1.钎焊工艺

真空灭弧室的钎焊方法有真空钎焊和钎剂钎焊两种。真空钎焊工艺简单，成本低，生产效率高，是目前国内最常用的焊接方法。真空钎焊的温度控制非常重要，过高会使母材过热，过低则不能很好地溶解金属和母材。根据母材和焊丝材料的不同，控制温度范围为180℃～350℃。温度过高会导致母材金属氧化，甚至熔化；温度过低则会导致焊丝表面粘结或金属表面被氧化。真空钎焊焊接工艺过程如图2所示。焊接开始时，先将母材表面清理干净；然后将焊丝放入加热套中加热至240～250℃；再将焊丝慢慢送入钎焊加热套中，在压力作用下钎焊。加热过程中应经常检查母材表面的质量，如有粘结或缺陷应立即清除；然后将焊丝取出并放入冷却套中冷却。真空钎焊过程中的注意事项如下：控制温度范围：避免因温度过高或过低导致母材金属氧化或熔化；控制加热时间：避免因加热时间过长导致焊丝熔化。

2.钎焊接头的检验

外观检验：由于钎焊质量不稳定，因此对钎焊接头外观进行检查是很有必要的。应在真空灭弧室的真空度为0.03～0.06 MPa时进行，且在使用前进行，一般采用人工检查方法。在检查时应注意以下几点：（1）检查钎焊面是否平整，有无气孔、裂纹等缺陷；（2）检查钎焊接头的尺寸是否符合图纸要求，有无明显变形。性能检验：在进行钎焊接头性能检验时，可采用拉力试验或冲击试验来进行。当试验结果符合要求时，才能用于现场安装和使用。对于真空灭弧室的耐压试验，一般可采用绝缘电阻试验或气压试验进行检验。

3.真空灭弧室的装配

真空灭弧室是由多个零件装配而成的，各零件之间要严格配合，在装配过程中，应注意以下几个方面。装配前要进行检查，不符合尺寸要求的零件应及时处理。装配过程中，要严格控制各个装配部位的尺寸。保证真空灭弧室的加工精度。真空灭弧室各零件应根据图纸进行正确安装，在组装前，应将装配部位清理干净，保证真空灭弧室各部件的位置精度。各零件的装配要符合图纸要求。如对于安装孔的位置尺寸有误差时，应调整好安装孔与轴套之间的配合尺寸。装配时，应严格控制各种间隙。如真空灭弧室本体与底座之间的间隙、真空灭弧室本体与壳体之间的间隙等。密封面不允许有损伤。真空灭弧室内部各零件之间以及零件与壳体之间均存在较大间隙，而这些间隙都是通过密封面实现的。因此在装配过程中，应严格控制密封面的尺寸及位置精度。

三、结语

总之，真空灭弧室的焊接质量与灭弧室的结构设计、材料选择、焊接工艺参数及操作者的操作技术等都有很大关系，在焊接过程中，除了要控制好真空灭弧室钎焊的温度，还要注意一些焊接过程中容易出现的问题，从而避免焊后产生缺陷。另外，在操作过程中也要注意一些细节，例如在钎焊操作前要将焊件清理干净；在焊件的接口处要填充好焊膏；在进行钎焊操作时要选择合适的工具和适当的工艺参数，确保钎焊过程中不会出现缺陷。

参考文献