什么是固相线和液相线?为什么它对钎焊这么重要?

 焊接资讯     |      2020-10-26 16:32

 
如果你看一个钎焊材料的材质清单,你会注意到有许多金属成分和各种熔化温度。焊接材料的熔化特征是选择焊接金属的一个重要方面。下面简要介绍了合金如何熔化以及如何使用此信息做出最佳的选择。
元素在单个温度下熔化。例如,银在温度为 1761°F (961°C)熔化,铜在 1981°F(1083°C)熔化。为了生产钎焊焊接合金,我们结合两种或两种更多的元素制成合金。这种新合金的熔化特性与基元素不同。合金在开始融化在一个温度点称为固相线,并没有完全融化,直到它达到第二高的温度,变成了液体。
固相线是合金作为固体能承受的最高温度 –也是合金开始熔化温度点。液相线是合金完全熔化时的温度。在固相线和液相线之间的温度,合金是部分固体,部分液体。固体和液体之间的温度范围称为熔化范围。
下面是一个图表,它显示了磷和铜合金的熔化过程。Y 轴为温度,X 轴为磷百分比(余量为铜)。红线是固相线,曲线蓝线是液相线。低磷百分比和高铜百分比(点线 A)的合金具有广泛的熔化范围。磷含量较高的合金(点线B)的熔化范围较窄。

以下是为什么此温度信息在焊接金属的选择和使用中非常重要:

1.    熔化范围是衡量合金熔化速度的有用指标。
2.    熔化范围较窄的合金在较低温度流动性更快。这将有利于您更快地进行焊接,并且出色的增加产量。
3.    狭窄的熔化范围合金要求基础金属部件具有相当紧密的间隙(通常建议为 0.002" = 0.006",即0.05-0.15mm)。
4.    我们提到,在固相线和液相线之间,焊材是部分液体和部分固体。这种熔化范围条件有时称为"塑性范围"或"粘稠状态"。虽然不是很正规的技术术语,但它们表明这些状态的合金更适合填充更宽的间隙,或"封顶"成品接头。
5.    虽然有助于桥接间隙,但缓慢加热一个大的熔化范围的合金会导致一种现象,成为“熔融”。长时间的加热循环可能会导致某些元素分离,其中较低的熔融成分首先分离和流动,留下较高的熔融成分。
6.    熔融现象通常是炉内钎焊中经常遇到的一个问题,因为炉内钎焊的需要长时间的加热,而这种长时间的加热会导致熔融现象的发生。因此在此类应用中,我们需要选择一些融化范围比较小的焊材。
7.    液相线被定义为合金完全熔化的温度。然而,即使是熔化范围很广的合金,在液相线温度或者接近液相线时会迅速的融化。想要有最好的毛细作用和强度最好的焊点需要母材之间有很小的缝隙。考虑到这一点,最好是在推荐的合适的缝隙范围以及在接近液相线的温度下钎焊
8.    银的增加通常用来帮助降低熔化温度。许多较低的熔点合金含有更高的银含量和相应的成本增加。通过适当的焊接程序,您通常可以成功地使用更宽的熔化范围或更高的熔融合金组合物。请联系您的HARRIS产品集团销售工程师进行焊接评估,来了解我们如何帮助您将制造技术更上一层楼。

作者信息:
Bob Henson 是美国HARRIS产品集团的技术总监,在金属焊接领域有着40多年的经验。他撰写或合著多项专利,并发表过许多文章。
Bob 活跃于许多行业组织和委员会。他是美国焊接协会 (AWS) 的终身会员,并担任 A5H 委员会主席,该委员会编写焊接填料金属和助焊剂规范。Bob 还是AWS 焊接制造商委员会、审查国际 ISO 焊接文档的美国技术活动组以及 AWS A5 填料金属委员会的成员,该委员会负责审查弧焊电极、气体焊条和其他填充金属的规格,涵盖黑色和有色材料。Bob 是美国国家技能 HVACR 技术委员会的成员,并且是技能 HVACR 焊接比赛的活动主席。他是 RSES 成员,也是 RSES 制造商服务咨询委员会的成员。
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