李春香

（陜西寶光真空電器股份有限公司，陜西 寶雞721006）

1 問(wèn)題的提出

在橫磁電極滅弧室的封排試驗(yàn)階段對(duì)3只封排滅弧室進(jìn)行解剖，然后觀察焊縫狀況，發(fā)現(xiàn)動(dòng)觸頭與導(dǎo)電桿出現(xiàn)脫焊現(xiàn)象（圖1），其余焊縫均焊接良好。仔細(xì)觀察放置焊料的環(huán)槽，發(fā)現(xiàn)焊料已完全熔化，但觸頭焊接面沒(méi)有焊料潤(rùn)濕的任何跡象。

圖1 動(dòng)觸頭與導(dǎo)電桿脫焊

2 影響釬焊質(zhì)量的因素

下面就影響釬焊質(zhì)量的因素進(jìn)行探討：

（1）工藝溫度：AgCu28釬料熔流點(diǎn)為779℃，合適的溫度既能保證焊料完全熔化，充分潤(rùn)濕母材的表面并向母材擴(kuò)散，實(shí)現(xiàn)焊縫的高可靠連接，又能防止焊料過(guò)分蒸散，影響連接的強(qiáng)度和氣密性。

（2）配合間隙：合適的接頭結(jié)構(gòu)能保證恰當(dāng)?shù)呐浜祥g隙，從而充分利用液態(tài)焊料的毛細(xì)作用，使焊縫被完全填充。

（3）釬料放置：焊料放置合適，能使焊料填縫的路程最短，充分發(fā)揮重力和毛細(xì)作用，實(shí)現(xiàn)焊縫的可靠連接。

放置釬料的原則：1）盡可能利用釬料的重力作用和釬焊間隙的毛細(xì)作用來(lái)促進(jìn)釬料填縫；2）保證釬料填縫時(shí)，間隙內(nèi)的氣體有排出的通道；3）釬料要安放在不易潤(rùn)濕或加熱中溫度較低的零件上；4）安放要牢靠，不致在釬焊過(guò)程中因意外干擾而錯(cuò)位；5）應(yīng)使釬料的填縫路程最短；6）防止對(duì)基材形成明顯的熔蝕或釬料的局部堆積，這點(diǎn)對(duì)薄件尤應(yīng)注意。

3 成因分析

對(duì)于動(dòng)觸頭與導(dǎo)電桿脫焊的原因，我們分析如下：動(dòng)觸頭環(huán)槽內(nèi)（1.2×1.2）放置的焊料熔化后必須克服液態(tài)焊料的表面張力才能向觸頭方向流動(dòng)。如果液態(tài)焊料的重力小于其表面張力，或者重力雖然大于張力，但導(dǎo)電桿與觸頭焊接面之間的間隙過(guò)大，就會(huì)造成焊料無(wú)法潤(rùn)濕觸頭的現(xiàn)象。

3.1 溫度

動(dòng)靜觸頭在滅弧室中所處的位置存在差異。靜觸頭的升溫依靠爐絲的輻射和托盤的熱傳導(dǎo)作用，而動(dòng)觸頭只能依靠熱輻射作用，因此對(duì)同一只滅弧室而言，在同一時(shí)刻動(dòng)觸頭的溫度要比靜觸頭的溫度低，故動(dòng)觸頭焊料雖然熔化，但無(wú)法克服液態(tài)焊料表面的張力，因此無(wú)法潤(rùn)濕觸頭，導(dǎo)致動(dòng)觸頭與導(dǎo)電桿脫焊。

3.2 配合間隙

設(shè)計(jì)釬焊接頭時(shí)，應(yīng)考慮釬焊件的裝配定位和釬料的安置等。裝配時(shí)，裝配間隙要均勻、平整和適當(dāng)。間隙太小，會(huì)影響釬料的滲入與潤(rùn)濕，達(dá)不到全部焊合；間隙太大，則浪費(fèi)釬料，且會(huì)降低釬焊接頭強(qiáng)度。一般釬焊接頭間隙取0.05～0.2mm。

X光檢測(cè)：從檢測(cè)結(jié)果看，動(dòng)觸頭與導(dǎo)電桿釬焊處間隙0.4mm，間隙過(guò)大，導(dǎo)致脫焊。

觸頭與導(dǎo)電桿之間采用機(jī)械鉚接再釬焊的連接方式。對(duì)靜觸頭而言，鉚接的強(qiáng)度對(duì)間隙影響不大，間隙主要由靜觸頭的重力作用決定，因此靜觸頭與導(dǎo)電桿的間隙不存在任何問(wèn)題。而動(dòng)觸頭則不同，如果鉚接不良，在升溫過(guò)程中，由于熱膨脹和重力的作用，動(dòng)觸頭會(huì)偏離原來(lái)的位置，從而使動(dòng)觸頭與導(dǎo)電桿之間的間隙變大，導(dǎo)致焊料無(wú)法潤(rùn)濕動(dòng)觸頭部分或全部。

關(guān)于異質(zhì)材料裝配間隙在釬焊溫度下是變大還是縮小，主要由被釬焊材料之間熱膨脹系數(shù)的差異決定。如果膨脹系數(shù)大的材料包圍著膨脹系數(shù)小的材料，在釬焊溫度下，原來(lái)的裝配間隙就會(huì)變大。如果膨脹系數(shù)小的材料包圍著膨脹系數(shù)大的材料，在釬焊溫度下，原來(lái)的裝配間隙就會(huì)變小。異種金屬材料軸類零件的裝配間隙在釬焊溫度下的變化量可以利用下列公式求得：

式中，ΔCD為間隙的變化量（mm）；D為接頭的正常直徑（mm）；ΔT為釬焊溫度與室溫之差（℃）；a1為內(nèi)部零件的平均膨脹系數(shù)［mm／（mm·℃）］；a2為外部零件的平均膨脹系數(shù)［mm／（mm·℃）］。

如果計(jì)算結(jié)果為正值，表示釬焊間隙大于裝配間隙；得數(shù)為負(fù)值時(shí)，表示釬焊間隙小于裝配間隙。這樣，當(dāng)間隙增大時(shí)，可選用推薦釬焊溫度的下限進(jìn)行釬焊；反之減小時(shí)，可選用推薦釬焊溫度的上限進(jìn)行釬焊。

導(dǎo)電桿與動(dòng)觸頭孔配合的部分，在高溫作用下，由于無(wú)氧銅材在內(nèi)，銅鉻材料在外，銅的熱膨脹系數(shù)小于銅鉻，所以間隙是減小的。經(jīng)過(guò)計(jì)算，間隙的減小量大約在0.04mm，這么小的減小量在外圓上的摩擦力尚不能克服觸頭重力的作用。

鉚接力較小時(shí)，變形主要發(fā)生在導(dǎo)電桿?5的頂端和觸頭倒角的部分。這時(shí)相當(dāng)于無(wú)氧銅材在外，而銅鉻材料在內(nèi)，無(wú)氧銅材在高溫下的形變?cè)陂L(zhǎng)度方向比圓周方向要大得多，而觸頭變形量小，這時(shí)在重力的作用下觸頭會(huì)偏離原來(lái)的位置，導(dǎo)致導(dǎo)電桿端面與動(dòng)觸頭的間隙變大，影響釬焊質(zhì)量。

4 改進(jìn)措施

4.1 結(jié)構(gòu)改進(jìn)

對(duì)導(dǎo)電桿釬焊部位采取局部鍍鎳、改進(jìn)環(huán)槽結(jié)構(gòu)將直角環(huán)槽改為圓角的方法，降低液態(tài)焊料的表面張力，增加流散性。

4.2 工藝改進(jìn)

考慮到動(dòng)靜觸頭的溫度存在差異，將二保溫度提高到818℃，從而降低液態(tài)焊料的表面張力，提高焊料在導(dǎo)電桿和動(dòng)觸頭表面的流散性，保證了動(dòng)觸頭與導(dǎo)電桿良好的焊接強(qiáng)度。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)實(shí)施以上改進(jìn)措施，橫磁電極封排滅弧室生產(chǎn)正常，整管氣密性良好，X光檢測(cè)和破壞性抽樣檢查均未發(fā)現(xiàn)動(dòng)觸頭脫焊的現(xiàn)象。

［1］張玉潔，趙麗華.真空滅弧室的一次封排工藝［J］.低壓電器，1999（3）.

［2］鄒增大.焊接材料、工藝及設(shè)備手冊(cè)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001.

［3］張以忱.真空工程用焊接技術(shù)［J］.真空，2006（7）.

［4］王季梅.真空滅弧室設(shè)計(jì)及其應(yīng)用［M］.西安：西安交通大學(xué)出版社，1993.

［5］中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)焊接學(xué)會(huì).焊接手冊(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014.