膏狀銀焊料焊接性及其試驗方法 _知識百科

焊接性概念
膏狀銀焊料焊接性是說明材料對焊接加工的適應性，用以衡量材料在一定的焊接工藝條件下獲得優質接頭的難易程度和該接頭能否在使用條件下可靠地運行。
焊接性包含工藝焊接性和使用焊接性兩方面的內容。
工藝焊接性是指在一定焊接工藝條件下，能否獲得優良致密，無缺陷焊接接頭的能力。它不是金屬本身所固有的性能，而是根據膏狀銀焊料某種焊接方法和所采用的具體工藝措施來進行評定的。所以金屬材料的工藝焊接性與焊接過程密切相關。對于熔焊，一般都要經歷傳熱過程和冶金反應過程，因而又可把工藝焊接性分為“熱焊接性”和“冶金焊接性” 。熱焊接性是指焊接熱循環對焊接熱影響區組織性能及產生缺陷的影響程度。用以評定被焊金屬對熱的敏感性，如晶體長大，組織性能變化等。它主要與被焊材質及焊接工藝有關。冶金焊接性是指在一定冶金過程的條件下，物理化學變化對焊縫性能和產生缺陷的影響程度。它包括合金元素的氧化、還原、氮化、蒸發、氫、氧、氮的溶解等對形成氣孔、夾雜、裂紋等缺陷的影響，用以評定被焊材料對冶金缺陷的敏感性。
使用膏狀銀焊料焊接性是指焊接接頭或整個結構滿足產品技術條件規定的使用性能的程度。使用性能取決于焊接結構的工作條件和設計上提出的技術要求。通常包括常規力學性能、低溫韌性、抗脆斷性能、高溫蠕變、疲勞性能、持久強度、耐蝕性能和耐磨性能等。
從理論上，凡是在熔化狀態下相互能形成固溶體或共晶的兩種金屬或合金，原則上都可以實現焊接．即具有所謂原則焊接性，又叫物理焊接性。然而，這種原則焊接性僅僅為材料實現焊接提供理論依據，并不等于該材料用任何焊接方法，都能獲得滿足使用性能要求的優質焊接接頭。同種金屬或合金之間是具有原則焊接性的，但是，它們在不同的焊接工藝條件下的焊接性卻表現出很大的差異。例如，鋁合金2A16之間當采用氧-乙炔火焰焊接時，就容易出現裂紋或嚴重降低其強度和塑性，很難獲得優質的焊接接頭。但當采用氬弧焊時，其效果卻很好。說明2A16鋁合金對氣焊的適應性較差，而對氬弧焊的適應性較好。
因此，金屬材料的焊接性不僅與材料本身的固有性能有關，同時也與許多焊接工藝條件有關。在不同的焊接工藝條件下，同一材料具有不同的焊接性。而且隨著新的焊接方法、焊接材料或焊接工藝的開發和完善，一些原來焊接性差的金屬材料，也會變成焊接性好的材料。
1 。 1 。 2 影響焊接性的因素
焊接性是金屬材料的一種工藝性能。除了受材料本身性質影響外，還受到工藝條件、結構條件和使用條件的影響。
（1）膏狀銀焊料材料因素
材料包括母材和焊接材料。在相同的焊接條件下，決定母材焊接性的主要因素是它本身的物理化學性能。
物理性能方面，如金屬的熔點、熱導率、線膨脹系數、密度、熱容量等因素，都對熱循環、熔化、結晶、相變等過程產生影響，從而影響焊接性。純銅熱導率高，焊接時熱量散失迅速，升溫的范圍很寬，坡口不易熔化，焊接時需要較強烈地加熱。如果熱源功率不足，就會產生熔透不足的缺陷。銅、鋁等熱導率高的材料，熔池結晶快，易于產生氣孔。鈦、不銹鋼等熱導率低的材料，焊接時溫度梯度大，殘余應力高，變形大。而且由于高溫停留時間長，熱影響區晶粒長大，對接頭性能不利。鋁和奧氏體不銹鋼線膨脹系數大、接頭的變形和應力較為嚴重。鋁及其合金的密度小，焊接時，熔池中的氣泡和非金屬夾雜物不易上浮逸出，就會在焊縫中殘留氣孔和夾渣等。
化學性能方面，主要看金屬與氧的親和力的強弱。如鋁、鈦及其合金的化學活潑性很強。在高溫焊接下極易氧化。有些金屬對氫、氮等氣體很敏感，焊接時，就必須有可靠的保護，如采用惰性氣體保護焊或在真空中焊接。否則焊接就難以實現。
如果是異種金屬焊接，也只有其理化性能和晶體結構接近的金屬才比較容易實現焊接。對于鋼材的焊接，影響其焊接性的主要因素是所含的化學成分。其中影響最大的元素有碳、硫、磷、氫、氧和氮等，它們容易引起焊接工藝缺陷和降低接頭的使用性能。其他合金元素，如錳、硅、鉻、鎳、鋁、鈦、釩、鈮、銅、硼等都在不同程度上增加焊接接頭的淬硬傾向和裂紋敏感性。所以，鋼材的的焊接性總是隨著含碳量和合金元素含量的增加而惡化。
此外，鋼材的冶煉軋制狀態、熱處理狀態、組織狀態等，在不同程度上都對焊接性發生影響。所以近年來研制和發展了各種CF鋼(抗裂鋼)、Z向鋼(抗層狀撕裂鋼)、TMCP鋼(控軋鋼)等，就是通過精煉提純、或細化晶粒和控軋工藝等手段，來改善鋼材的焊接性。
焊接材料直接參與焊接過程一系列化學冶金反應，決定著焊縫金屬的成分、組織、性能
及缺陷的形成。如果選擇焊接材料不當，與母材不匹配．不僅不能獲得滿足使用要求的接頭，還會引起裂紋等缺陷的產生和組織性能的變化。因此，正確選用焊接材料也是保證獲得優質焊接接頭的重要冶金條件。
（2）膏狀銀焊料工藝因素
工藝因素包括焊接方法、焊接工藝參數、裝焊順序、預熱、后熱及焊后熱處理等。焊接方法對焊接性影響很大，主要表現在熱源特性和保護條件兩個方面。
不同的焊接方法其熱源在功率、能量密度、最高加熱溫度等方面有很大差別。金屬在不同熱源下焊接，將顯示出不同的焊接性能。如電渣焊功率很大，但能量密度很低，最高加熱溫度也不高，焊接時加熱緩慢，高溫停留時間長。使得熱影響區晶粒粗大，沖擊韌度顯著降低。必須經正火處理才得改善。與此相反，電子束焊、激光焊等方法，功率不大，但能量密度很高，加熱迅速。高溫停留時間短，熱影響區很窄，沒有晶粒長大的危險。
調整焊接工藝參數，采取預熱多層焊和控制層間溫度等其他工藝措施，可以調節和控制焊接熱循環，從而可改變金屬的焊接性。例如，焊接某些有淬硬傾向的高強鋼時，材料本身具有一定冷裂敏感性。當工藝選擇不當，焊接接頭可能產生冷裂紋或降低接頭的塑性和韌性。如果選擇合適的填充材料、合理的焊接熱循環，并采取焊前預熱或焊后熱處理等措施。則完全可能獲得沒有裂紋缺陷，滿足使用性能要求的焊接接頭。
（3）結構因素
主要是指焊接結構和焊接接頭的設計形式，如結構形狀、尺寸、厚度、接頭坡口形式、焊縫布置及其截面形狀等因素對焊接性的影響。其影響主要表現在熱的傳遞和力的狀態方面。不同板厚、不同接頭形式或坡口形狀其傳熱方向和傳熱速度不一樣，從而對熔池結晶方向和晶粒成長發生影響。結構的形狀、板厚和焊縫的布置等，決定接頭的剛度和拘束度，對接頭的應力狀態產生影響。不良的結晶形態，嚴重的應力集中和過大的焊接應力等是形成焊接裂紋的基本條件。設計中減少接頭的剛度、減少交叉焊縫，避免焊縫過于密度以及減少造成應力集中的各種因素，都是改善焊接性的重要措施。
（4）使用條件
是指焊接結構服役期間的工作溫度、負載條件和工作介質等。這些工作環境和運行條件要求焊接結構具有相應的使用性能。例如，在低溫工作的焊接結構，必須具備抗脆性斷裂性能；在高溫工作的結構要具有抗蠕變性能；在交變載荷下工作的結構具有良好的抗疲勞性能；在酸、堿或鹽類介質工作的焊接容器應具有高的耐蝕性能等等。總之，使用條件越苛刻，對焊接接頭的質量要求就越高，材料的焊接性就越不容易保證。
1．1．3 金屬焊接性的研究方法
焊接工程師經常遇到一些新材料、新結構或新的工藝方法。在正式投產之前，通常須開展焊接性研究工作，以確保所采用新的材料、結構或工藝方法能獲得優質的焊接接頭。研究的基木方法是先分析后試驗，即在焊接性理論分析的基礎上再作必要的可焊性試驗。焊接性分析可以避免試驗的盲目性，焊接性試驗可以驗證理論分析的結果。
（1）焊接性分析
【膏狀銀焊料焊接性及其試驗方法】 焊接性分析就是運用現代焊接科學技術的理論知識和實踐經驗，對金屬材料焊接的難易程度作出判斷或預測，估計焊接過程可能出現的技術問題，分析產生問題的原因和尋找解決問題的辦法。通常分析是從工藝焊接性和使用焊接性這兩個方面去考察該材料對焊接的適應能力。前者是要解決該材料能焊不能焊的問題，后者是要解決焊后能不能使用的問題。