真空釬焊技術(shù)的應(yīng)用
一、前 言
真空釬焊技術(shù)從四十年代開始至今，已成為一種極有發(fā)展前途的焊接技術(shù)。最早出現(xiàn)在電子工業(yè)上釬焊銅和不銹鋼的零件，后來又應(yīng)用到航空工業(yè)、原子能工業(yè)，在1959年開始應(yīng)用到制造不銹鋼的板翅式換熱器上。現(xiàn)在，被廣泛應(yīng)用于空氣分離設(shè)備、石油化工設(shè)備、工程機(jī)械、車、船和家電等工業(yè)部門的板翅式換熱器和冷卻器中。
由于真空釬焊技術(shù)具有無可比擬的優(yōu)點(diǎn)，所以在世界工業(yè)發(fā)達(dá)國家得到迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。
二、真空釬焊的優(yōu)點(diǎn)
1．真空釬焊，因不用釬劑，顯著提高了產(chǎn)品的抗腐蝕性，免除了各種污染，無公害的處理設(shè)備費(fèi)，有好的安全生產(chǎn)條件；
2．真空釬焊不僅節(jié)省大量?jī)r(jià)格昂貴的金屬釬劑，而且又不需要復(fù)雜的焊劑清洗工序，降低了生產(chǎn)成本；
3．真空釬焊釬料的濕潤(rùn)性和流動(dòng)性良好，可以焊更復(fù)雜和狹小通道的器件，真空釬焊提高了產(chǎn)品的成品率，獲得堅(jiān)固的清潔的工作面；
4．與其它方法相比，爐子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及夾具等壽命長(zhǎng)，可降低爐子的維修費(fèi)用；
5．適于真空釬焊的材料很多，如：鋁、鋁合金、銅、銅合金，不銹鋼、合金鋼、低碳鋼、鈦、鎳、因康鎳(Inconei)等都可以在真空電爐中釬焊，設(shè)計(jì)者根據(jù)釬焊器件的用途確定所需的材料，其中鋁和鋁合金應(yīng)用得最廣泛。
三、真空釬焊的應(yīng)用
1. 真空釬焊在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用
國外，美國普·惠公司的JT9D發(fā)動(dòng)機(jī)蜂窩封嚴(yán)環(huán)，由環(huán)件和蜂窩夾芯用真空釬焊制成；該發(fā)動(dòng)機(jī)燃油總管由主管和多個(gè)支管、噴咀用真空釬焊組成；此機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)不銹鋼熱交換器由300多根不銹鋼管、隔板、殼體用真空釬焊組成；JT8D發(fā)動(dòng)機(jī)12、13級(jí)壓氣機(jī)靜子環(huán)由內(nèi)外環(huán)和幾十個(gè)葉片用真空釬焊制成。美國GE的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣由240多個(gè)0.25～0.7mm厚的因康鎳合金零件分三次階梯真空釬焊而成。國內(nèi)，沈陽黎明發(fā)動(dòng)機(jī)公司、成都發(fā)動(dòng)機(jī)公司分別真空釬焊靜子環(huán)，用于海軍飛機(jī)上；成都發(fā)動(dòng)機(jī)公司真空釬焊燃油總管，并通過發(fā)動(dòng)機(jī)試車。
真空釬焊電爐是航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造中的主要釬焊設(shè)備，美國已有200多臺(tái)真空釬焊爐。國內(nèi)，黎明發(fā)動(dòng)機(jī)制造公司、成都發(fā)動(dòng)機(jī)公司、北京航空工藝研究所在70年代分別研制出中型單室的真空釬焊電爐。北京航空工藝研究所在1964年與天津電爐廠合作研制出半連續(xù)式真空釬焊爐，西安航發(fā)動(dòng)機(jī)公司引進(jìn)伊普森公司臥式真空電爐(爐膛尺寸910×610×610mm)，北京民航Ameco公司引進(jìn)伊普森公司鐘罩式真空釬焊電爐(爐膛尺寸髟2300×1300mm)，進(jìn)口的爐子皆為微機(jī)控溫、程序自動(dòng)控制�，F(xiàn)在，沈陽真空技術(shù)研究所、北京航空工藝研究所、沈陽市真空應(yīng)用研究所等單位都研制了能夠微機(jī)控溫、按程序自動(dòng)控制的大型高溫真空釬焊電爐。
2. 真空釬焊在工程機(jī)械上的應(yīng)用
真空釬焊中小釬頭就是一個(gè)實(shí)例，中小釬頭廣泛地應(yīng)用于冶金、地質(zhì)、煤碳、水利、鐵路、軍工等建設(shè)事業(yè)上。據(jù)統(tǒng)計(jì)1978年，全國消耗中小釬頭約1萬只，而現(xiàn)在的用量就更大，在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮了重要作用。
西北礦冶研究所1978年開始研制真空釬焊中小釬頭，1980年通過冶金部作的技術(shù)鑒定，80年代已具有年產(chǎn)十萬只中小釬頭的生產(chǎn)線，產(chǎn)品供應(yīng)全國上百家礦山使用。該所生產(chǎn)的釬頭還先后在大廟鐵礦、湘東鎢礦、南京梅山鐵礦、紅透山銅礦、華銅銅礦等地進(jìn)行了數(shù)十次試驗(yàn)。鉆鑿了不同類型的礦巖，經(jīng)受了堅(jiān)硬的花崗巖、難鉆鑿的角巖以及堅(jiān)硬磨蝕性強(qiáng)的塊狀磁鐵礦夾矽卡巖等考驗(yàn)。φ42mm的十字形釬頭與瑞典同類型釬頭在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行鉆鑿花崗巖的對(duì)比試驗(yàn)，平均使用壽命超過100m，達(dá)到了瑞典釬頭的水平，據(jù)調(diào)查，使用壽命提高了1至1.5倍，給用戶帶來了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
3．真空釬焊在車、船上的應(yīng)用
真空釬焊的板翅式機(jī)油冷卻器就用于車、船上。板翅式機(jī)油冷卻器具有傳熱效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕等特點(diǎn)，是當(dāng)今柴油機(jī)冷卻器的更新?lián)Q代產(chǎn)品，已廣泛應(yīng)用于汽車、拖拉機(jī)、船用柴油機(jī)等領(lǐng)域中。
我國生產(chǎn)這類板翅式機(jī)油冷卻器的廠家為數(shù)不多，并均采用銀銅合金焊接，每臺(tái)需耗費(fèi)白銀150克，而采用無銀銅真空釬焊工藝制成的冷卻器，不僅為國家節(jié)約了大量貴重的銀，又氣密性好，釬焊的產(chǎn)品經(jīng)10kg·f／cm2的氣壓試驗(yàn)，無漏氣和滲漏現(xiàn)象，清潔度高，表面光澤良好，在柴油機(jī)上使用，其傳熱性能達(dá)到機(jī)械工業(yè)部頒布的t·柴油機(jī)板翅式水冷機(jī)油冷卻器”的規(guī)定指標(biāo)，在水中浸泡115小時(shí)，表面無銹斑腐蝕，并大大降低了生產(chǎn)成本。
1984年捷克從英國引進(jìn)小型連續(xù)真空釬焊電爐生產(chǎn)司克達(dá)載重卡車上的鏟敬熱器，年產(chǎn)量在1萬臺(tái)以上。美國福特汽車公司于1971年開始采用真釬焊工藝，生產(chǎn)鋁制散熱器芯部。
1984年生產(chǎn)的汽車散熱器中，鋁制的占20％，后來對(duì)下屬的兩家工廠生產(chǎn)鋁散熱器生產(chǎn)線進(jìn)行技術(shù)改造，估計(jì)經(jīng)過技術(shù)改造后1985年可達(dá)300萬臺(tái)。福特公司之所以要對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行技術(shù)改造，是因?yàn)殇X散熱器重量輕，并且熱交換性能好。因此，福特汽車公司所制造的客車、輕型卡車、帶蓬載重汽車中，使用鋁制散熱器的量占90％至95％。
日本古河鋁工業(yè)公司開發(fā)了一種適于真空釬焊汽車熱交換器散熱片用的新型合金(CF系列)，并已大量生產(chǎn)，這種CF系列新合金是在鋁、鋅、錳中添加0.2～0.3％的鈣組成的合金。可作為熱交熱器的散熱片用，新合金提高了耐腐蝕性和使用壽命。據(jù)息，汽車熱交換器用鋁材，歐洲占80％～90％，美國占50%，日本占15%。因此，日本古河鋁工業(yè)公司才推出CF系列新型鋁合金，無疑將對(duì)日本汽車熱交器的鋁材化必起促進(jìn)作用。
現(xiàn)在，一臺(tái)轎車上用真空釬焊的部件就有20多處，可見真空釬焊技術(shù)作用之大、效果之好、應(yīng)用之廣。
4．真空釬焊在空氣分離設(shè)備上的應(yīng)用空氣分離設(shè)備上用的板翅式換熱器主要用于氧氣、氮?dú)狻鍤夂拖∮袣怏w的制取。過去主要是用鹽浴浸漬釬焊制造板翅式換熱器，這種工藝技術(shù)，不僅能耗大，工藝過程復(fù)雜，還腐蝕性強(qiáng)，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，生產(chǎn)成本高，產(chǎn)品壽命低。真空釬焊比鹽浴釬焊具有諸多的優(yōu)點(diǎn)，所以發(fā)展趨勢(shì)是真空釬焊將取代鹽溶釬焊。
1991年杭州制氧機(jī)廠引進(jìn)美國斯圖爾特·沃納公司的大型真空釬焊爐和鋁制板翅式換熱器的設(shè)計(jì)制造技術(shù)，可釬接的換熱器為1200×1200×6000mm，工作壓力最高可達(dá)8.4MPa。
杭州制氧機(jī)廠的第一臺(tái)真空釬焊透平氧壓機(jī)葉輪，在14500、16000、18060r／min三檔轉(zhuǎn)速下試驗(yàn)，分別進(jìn)行超速三分鐘試驗(yàn)，只有釬焊質(zhì)量差的一條葉片發(fā)現(xiàn)脫縫，其余部分均尚好，整個(gè)葉輪仍完好無損。
真空釬焊葉輪的成功，大大提高了該廠窄流道葉輪制造精度，因而不僅保證了設(shè)計(jì)性能指標(biāo)，又降低了制造成本，同時(shí)還縮短了生產(chǎn)周期。真空釬焊葉輪制造技術(shù)的實(shí)破，對(duì)推動(dòng)我國空分設(shè)備行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步將起著重要作用。
由于真空釬焊具有許多優(yōu)點(diǎn)，英國馬爾斯頓公司在1983年底已關(guān)閉了鹽浴釬焊爐，而采用英國康薩克公司生產(chǎn)的FVB-114-120-240大型真空釬焊爐生產(chǎn)低溫?fù)Q熱器。
5．真空釬焊板翅式換熱器在石油化工上的應(yīng)用
在石油化工上廣泛應(yīng)用真空釬焊制造地板翅式換熱器，例如：(1)石油化學(xué)煉廠氣體回收；(2)天燃?xì)�、焦�(fàn)t氣的分離和回收；(3)天燃?xì)�、石油氣的液化。由于板翅式換熱器具有處理量大，分離效果好，能耗低，純度高等優(yōu)點(diǎn)。所以，世界各國都十分重視真空釬焊板翅式換熱器技術(shù)的發(fā)展。
6．真空釬焊技術(shù)在其它方面的應(yīng)用
真空釬焊技術(shù)用于機(jī)車散熱器、壓縮機(jī)中冷器，氟里昂和烷、烯烴類致冷系統(tǒng)，挖掘機(jī)油冷卻器、燃?xì)廨啓C(jī)回?zé)崞鳎蠊β首儔浩魃崞�，以及家用電器的�?yīng)用，如真空釬焊家用空調(diào)機(jī)和各種電暖器的換熱器芯條。
