真空钎焊技术的应用

    摘要：综述了真空钎焊技术的特点和在国内外航空发动机、空气分离设备、工程机械、车船和石油化工等领域的广泛应用。

    主题词：钎焊 真空应用

    一、前 言

    真空钎焊技术从四十年代开始至今，已成为一种极有发展前途的焊接技术。
最早出现在电子工业上钎焊铜和不锈钢的零件，后来又应用到航空工业、原子能工业，在1959年开始应用到制造不锈钢的板翅式换热器上。现在，被广泛应用于空气分离设备、石油化工设备、工程机械、车、船和家电等工业部门的板翅式换热器和冷却器中。

    由于真空钎焊技术具有无可比拟的优点，所以在世界工业发达国家得到迅速的发展和广泛的应用。

    二、真空钎焊的优点

    1．真空钎焊，因不用钎剂，显著提高了产品的抗腐蚀性，免除了各种污染，无公害的处理设备费，有好的安全生产条件；
    2．真空钎焊不仅节省大量价格昂贵的金属钎剂，而且又不需要复杂的焊剂清洗工序，降低了生产成本；
    3．真空钎焊钎料的湿润性和流动性良好，可以焊更复杂和狭小通道的器件，真空钎焊提高了产品的成品率，获得坚固的清洁的工作面；
    4．与其它方法相比，炉子的内部结构及夹具等寿命长，可降低炉子的维修费用；
    5．适于真空钎焊的材料很多，如：铝、铝合金、铜、铜合金，不锈钢、合金钢、低碳钢、钛、镍、因康镍(Inconei)等都可以在真空电炉中钎焊，设计者根据钎焊器件的用途确定所需的材料，其中铝和铝合金应用得最广泛。

    三、真空钎焊的应用

    1. 真空钎焊在航空发动机上的应用

    国外，美国普·惠公司的JT9D发动机蜂窝封严环，由环件和蜂窝夹芯用真空钎焊制成；该发动机燃油总管由主管和多个支管、喷咀用真空钎焊组成；此机发动机不锈钢热交换器由300多根不锈钢管、隔板、壳体用真空钎焊组成；JT8D发动机12、13级压气机静子环由内外环和几十个叶片用真空钎焊制成。美国GE 的发动机机匣由240多个0.25～0.7mm厚的因康镍合金零件分三次阶梯真空钎焊而成。国内，沈阳黎明发动机公司、成都发动机公司分别真空钎焊静子环，用于海军飞机上；成都发动机公司真空钎焊燃油总管，并通过发动机试车。

    真空钎焊电炉是航空发动机制造中的主要钎焊设备，美国已有200多台真空钎焊炉。国内，黎明发动机制造公司、成都发动机公司、北京航空工艺研究所在70年代分别研制出中型单室的真空钎焊电炉。北京航空工艺研究所在1964年与天津电炉厂合作研制出半连续式真空钎焊炉，西安航发动机公司引进伊普森公司卧式真空电炉(炉膛尺寸910×610×610mm)，北京民航Ameco公司引进伊普森公司钟罩式真空钎焊电炉(炉膛尺寸髟2300×1300mm)，进口的炉子皆为微机控温、程序自动控制。现在，沈阳真空技术研究所、北京航空工艺研究所、沈阳市真空应用研究所等单位都研制了能够微机控温、按程序自动控制的大型高温真空钎焊电炉。

    2. 真空钎焊在工程机械上的应用

    真空钎焊中小钎头就是一个实例，中小钎头广泛地应用于冶金、地质、煤碳、水利、铁路、军工等建设事业上。据统计1978年，全国消耗中小钎头约1万只，而现在的用量就更大，在国民经济建设中发挥了重要作用。

    西北矿冶研究所1978年开始研制真空钎焊中小钎头，1980年通过冶金部作的技术鉴定，80年代已具有年产十万只中小钎头的生产线，产品供应全国上百家矿山使用。该所生产的钎头还先后在大庙铁矿、湘东钨矿、南京梅山铁矿、红透山铜矿、华铜铜矿等地进行了数十次试验。钻凿了不同类型的矿岩，经受了坚硬的花岗岩、难钻凿的角岩以及坚硬磨蚀性强的块状磁铁矿夹矽卡岩等考验。φ42mm的十字形钎头与瑞典同类型钎头在现场进行钻凿花岗岩的对比试验，平均使用寿命超过100m，达到了瑞典钎头的水平，据调查，使用寿命提高了1至1.5倍，给用户带来了显著的经济效益。

    3．真空钎焊在车、船上的应用

    真空钎焊的板翅式机油冷却器就用于车、船上。板翅式机油冷却器具有传热效率高、结构紧凑、重量轻等特点，是当今柴油机冷却器的更新换代产品，已广泛应用于汽车、拖拉机、船用柴油机等领域中。

    我国生产这类板翅式机油冷却器的厂家为数不多，并均采用银铜合金焊接，每台需耗费白银150克，而采用无银铜真空钎焊工艺制成的冷却器，不仅为国家节约了大量贵重的银，又气密性好，钎焊的产品经10kg·f／cm2的气压试验，无漏气和渗漏现象，清洁度高，表面光泽良好，在柴油机上使用，其传热性能达到机械工业部颁布的t·柴油机板翅式水冷机油冷却器”的规定指标，在水中浸泡115小时，表面无锈斑腐蚀，并大大降低了生产成本。
1984年捷克从英国引进小型连续真空钎焊电炉生产司克达载重卡车上的铲敬热器，年产量在1万台以上。美国福特汽车公司于1971年开始采用真钎焊工艺，生产铝制散热器芯部。1984年生产的汽车散热器中，铝制的占20％，后来对下属的两家工厂生产铝散热器生产线进行技术改造，估计经过技术改造后1985年可达300万台。福特公司之所以要对生产线进行技术改造，是因为铝散热器重量轻，并且热交换性能好。因此，福特汽车公司所制造的客车、轻型卡车、带蓬载重汽车中，使用铝制散热器的量占90％至95％。

    日本古河铝工业公司开发了一种适于真空钎焊汽车热交换器散热片用的新型合金(CF系列)，并已大量生产，这种CF系列新合金是在铝、锌、锰中添加 0.2～0.3％的钙组成的合金。可作为热交热器的散热片用，新合金提高了耐腐蚀性和使用寿命。据息，汽车热交换器用铝材，欧洲占80％～90％，美国占 50%，日本占15%。因此，日本古河铝工业公司才推出CF系列新型铝合金，无疑将对日本汽车热交器的铝材化必起促进作用。

    现在，一台轿车上用真空钎焊的部件就有20多处，可见真空钎焊技术作用之大、效果之好、应用之广。

    4．真空钎焊在空气分离设备上的应用空气分离设备上用的板翅式换热器主要用于氧气、氮气、氩气和稀有气体的制取。过去主要是用盐浴浸渍钎焊制造板翅式换热器，这种工艺技术，不仅能耗大，工艺过程复杂，还腐蚀性强，对环境污染严重，生产成本高，产品寿命低。真空钎焊比盐浴钎焊具有诸多的优点，所以发展趋势是真空钎焊将取代盐溶钎焊。

    1991年杭州制氧机厂引进美国斯图尔特·沃纳公司的大型真空钎焊炉和铝制板翅式换热器的设计制造技术，可钎接的换热器为1200×1200×6000mm，工作压力最高可达8.4MPa。

    杭州制氧机厂的第一台真空钎焊透平氧压机叶轮，在14500、16000、18060r／min三档转速下试验，分别进行超速三分钟试验，只有钎焊质量差的一条叶片发现脱缝，其余部分均尚好，整个叶轮仍完好无损。

    真空钎焊叶轮的成功，大大提高了该厂窄流道叶轮制造精度，因而不仅保证了设计性能指标，又降低了制造成本，同时还缩短了生产周期。真空钎焊叶轮制造技术的实破，对推动我国空分设备行业的技术进步将起着重要作用。

    由于真空钎焊具有许多优点，英国马尔斯顿公司在1983年底已关闭了盐浴钎焊炉，而采用英国康萨克公司生产的FVB-114-120-240大型真空钎焊炉生产低温换热器。

    5．真空钎焊板翅式换热器在石油化工上的应用

    在石油化工上广泛应用真空钎焊制造地板翅式换热器，例如：(1)石油化学炼厂气体回收；(2)天燃气、焦炉气的分离和回收；(3)天燃气、石油气的液化。由于板翅式换热器具有处理量大，分离效果好，能耗低，纯度高等优点。所以，世界各国都十分重视真空钎焊板翅式换热器技术的发展。

    6．真空钎焊技术在其它方面的应用

    真空钎焊技术用于机车散热器、压缩机中冷器，氟里昂和烷、烯烃类致冷系统，挖掘机油冷却器、燃气轮机回热器，大功率变压器散热器，以及家用电器的应用，如真空钎焊家用空调机和各种电暖器的换热器芯条。