常见焊接缺陷类型产生原因与防止措施 常见的焊接缺陷有哪些
角焊缝的K值不等—一般发生在角平焊,也称偏下。偏下或焊缝没有圆滑过渡会引起应力集中,容易产生焊接裂纹。焊条角度问题,应该考虑铁水瘦重力影响问题。许多教授在编写教材注重理论性而忽略实用性。焊条角度适当上抬,48/42度合适。另外,在K值要求较大时,尽量采用斜圆圈型运条方法。
焊缝宽窄不一致:一是运条速度不均匀,忽快忽慢所致;二是坡口宽度不均匀,焊接时没有进行调整。三是在熔池边缘停留时间不均匀。所以焊接时焊接速度均匀、考虑坡口宽度、熔池边缘停留时间合适。
焊缝高低不一致:与焊接速度不均匀有关外,与弧长变化有关。所以采用均匀的焊接速度、保持一定的弧长,是防止焊缝高低不一致的有效措施。
弧坑:息弧时过快。与焊接电流过大、收弧方法不当有关。平焊缝可以采用多种收弧方法,例如回焊法、画圈法、反复息弧法。立对接、立角焊采用反复息弧法,减小焊接电流法。
焊缝尺寸不符合要求,在凸起时应力集中,产生裂纹;在焊缝尺寸不足时,降低承载能力;所以在焊接前尽量预防,在焊接中尽量防止,在焊接以后及时修补,保证焊缝尺寸符合施工图纸要求。
2)夹渣
夹渣是非金属化合物在焊接熔池冷却没有及时上浮而被封闭在焊缝内,所以与清渣不够、打底层、填充层的成型太差、焊条角度没有进行调整而及时对准坡口两个死角,焊接速度过快、焊接电流过小、非正规的运条方法,没有分清铁水与熔渣,保持熔池的净化氛围。平对接采用合适推渣动作,分清铁水与熔池,焊条角度特别重要。
最容易产生夹渣的部位是:平对接各层、填充层与打底层结合部的两个死角,横对接打底层、填充层的最上部的夹角,仰对接的坡口边缘。实际就是焊缝成型没有实现略凹、或平,而特别容易形成过凸的成型所致。
夹渣降低焊缝有效截面使用性能,容易产生裂纹等其他缺陷,影响焊缝的致密性。
3)未焊透与未熔合
未焊透一般产生在坡口根部,与埋弧焊偏丝、焊接电流过小、焊接速度快、坡口角度过小、反面清根不彻底。未熔合一般产生在坡口边缘,与电弧在坡口边缘停留时间短、清渣不够、焊接电流过小、焊接速度过快有关。未焊透在X光底片上呈现一道黑直线,未熔合表现为断续的黑直线。
未焊透与未熔合都是不能允许的焊接缺陷,降低结构力学性能,特别是在冲击载荷、动载荷作用下会产生结构断裂。
4)咬边与漏边
如果焊接电弧在坡口边缘停留时间过少而没有及时进行铁水的补充,留下的缺口就是咬边。所以焊接电弧一定在坡口边缘多做停留,焊接电流适当减少、焊条角度随焊条摆动而正确调整,让焊接电弧轴线始终对准坡口两边的夹角,特别是盖面层非常重要。
如果焊接电弧没有到达坡口边缘,焊缝容易产生不是咬边而是漏边。所以防止漏边产生最重要的是焊接电弧一定过坡口边1-2mm,稍作停留,防止咬边产生。
5)气孔的种类、产生原因与防止措施
定义:气孔是焊接熔池凝固时没有及时析出而残留在焊缝中形成的空穴。
类型:一般容易产生氢气孔、氮气孔、co气孔。单个气孔、密集气孔、链状气孔、缩孔等类型
气孔的判别:H气孔一般产生在焊缝表面,断面为旋涡状,表面为喇叭型,CO气孔沿结晶方向分布。N气孔分布焊缝表面,蜂窝状出现。
原因与防止措施:焊条种类不同,产生气孔倾向不同,碱性焊条容易产生气孔,特别是对油、锈、水敏感,焊条要进行烘干,保温2小时,一次领用量不超过4小时,采用保温桶。焊缝与坡口要求打磨干净,短弧焊接,引弧与息弧特别注意避免气孔产生。
焊接方法不同注意气孔产生类型不同。CO2焊经常产生的N CO H 气孔,但是最容易产生的是N气孔。气焊容易产生CO气孔。与气体流量、气体纯度、电弧电压、焊接速度等有关。埋弧焊容易产生气孔与焊接速度有关。
缩孔是息弧时产生的一种特殊气孔,与收弧速度过快熔池失去保护形成。特别是海上平台焊接用焊条容易产生。采用清理坡口与焊缝、焊接电流合适、短弧、采用反复息弧法,而且采用较快的频率才能防止。
6)裂纹
焊接裂纹是焊缝中不能允许的焊接缺陷。可分为热裂纹、冷裂纹、再热裂纹与层状撕裂等。
热裂纹与冷裂纹的不同之处:产生的时间与部位不同:热裂纹一般产生在焊接过程中,焊道上,冷裂纹一般产生在焊接以后,乃至数年,焊道到母材延伸。形成形状与颜色不同:热裂纹一般是沿晶间开裂呈锯齿形,有氧化色彩;冷裂纹是沿晶间与晶内开裂,呈曲折形状,没有氧化色彩,呈现金属光泽。
裂纹产生与金属种类有关:一般低碳钢不容易产生裂纹,包括热裂纹与冷裂纹。低合金高强度钢容易产生冷裂纹,对热裂纹敏感性小。不锈钢恰恰相反,特别容易产生热裂纹,而对冷裂纹敏感性小。
裂纹产生与金属焊接性有关。金属焊接性越好,越不容易产生裂纹。焊接性越差,容易产生裂纹。例如铸铁、铜合金。
防止方法:针对不同的金属焊接采用不同的焊接方法、工艺措施。例如焊接Q345采用合适焊接线能量、预热、保持层间温度、焊后热处理等措施防止冷裂纹产生;而在焊接不锈钢时,则采用限制焊接电流等焊接工艺规范,采用小摆动、控制层间温度,采用退火焊道布置、敲击、防止弧坑裂纹与结晶裂纹。
一般来说防止热裂纹的措施是:采用含硫量≤0.030% 含碳量≤0.15% 含锰量≤2.5%的、加入TI LV 的变质剂、形成双相组织的焊丝与焊条;严格控制焊接工艺参数,选择合适的焊缝成型系数,合理的焊接顺序与方向,采用小电流与多层多道焊等工艺措施,采用预热与缓冷等减少焊接应力的方法。
防止冷裂纹的措施是:选用低氢型焊条、防止焊条受潮、清理焊接坡口的杂质,减少氢的来源;采用预热、控制层间温度、后热、焊后热处理、合理的装焊顺序和焊接方向。改善焊接结构的应力状态。
防止再热裂纹措施:选用低强度高塑性焊条、适当提高线能量、采用较高预热温度、合理选择消除应力处理温度,避免600度敏感温度,减少咬边等焊接缺陷。
一、电烙铁简介1、外热式电烙铁
一般由烙铁头、烙铁芯、外壳、手柄、插头等部分所组成。烙铁头安装在烙铁芯内,用以热传
导性好的铜为基体的铜合金材料制成。烙铁头的长短可以调整(烙铁头越短,烙铁头的温度就越
高),且有凿式、尖锥形、圆面形、圆、尖锥形和半圆沟形等不同的形状,以适应不同焊接面的
需要。
2、内热式电烙铁
由连接杆、手柄、弹簧夹、烙铁芯、烙铁头(也称铜头)五个部分组成。烙铁芯安装在烙铁头的里
面(发热快,热效率高达 85 %~%%以上)。烙铁芯采用镍铬电阻丝绕在瓷管上制成,一般 20W 电
烙铁其电阻为 2.4kΩ 左右, 35W 电烙铁其电阻为 1.6kΩ 左右。常用的内热式电烙铁的工作温度列
于下表:
烙铁功率 /W
20
25
45
75
100
端头温度 /℃
350
400
420
440
455
一般来说电烙铁的功率越大,热量越大,烙铁头的温度越高。焊接集成电路、印制线路板、
CMOS 电路一般选用 20W 内热式电烙铁。使用的烙铁功率过大,容易烫坏元器件(一般二、
三极管结点温度超过 200℃ 时就会烧坏)和使印制导线从基板上脱落;使用的烙铁功率太小,
焊锡不能充分熔化,焊剂不能挥发出来,焊点不光滑、不牢固,易产生虚焊。焊接时间过长,
也会烧坏器件,一般每个焊点在 1.5 ~ 4S 内完成。
3、其他烙铁
1 )恒温电烙铁
恒温电烙铁的烙铁头内,装有磁铁式的温度控制器,来控制通电时间,实现恒温的目的。在焊接温
度不宜过高、焊接时间不宜过长的元器件时,应选用恒温电烙铁,但它价格高。
2 )吸锡电烙铁
吸锡电烙铁是将活塞式吸锡器与电烙铁溶于一体的拆焊工具,它具有使用方便、灵活、适用范围
宽等特点。不足之处是每次只能对一个焊点进行拆焊。
3 )汽焊烙铁
一种用液化气、甲烷等可燃气体燃烧加热烙铁头的烙铁。适用于供电不便或无法供给交流电的场
合。
二、电烙铁的选择
1、选用电烙铁一般遵循以下原则:
① 烙铁头的形状要适应被焊件物面要求和产品装配密度。
② 烙铁头的顶端温度要与焊料的熔点相适应,一般要比焊料熔点高 30 - 80℃ (不包括在电烙铁
头接触焊接点时下降的温度)。
③ 电烙铁热容量要恰当。烙铁头的温度恢复时间要与被焊件物面的要求相适应。温度恢复时间
是指在焊接周期内,烙铁头顶端温度因热量散失而降低后,再恢复到最高温度所需时间。它与电
烙铁功率、热容量以及烙铁头的形状、长短有关。
2、选择电烙铁的功率原则如下:
① 焊接集成电路,晶体管及其它受热易损件的元器件时,考虑选用 20W 内热式或 25W 外热式
电烙铁。
② 焊接较粗导线及同轴电缆时,考虑选用 50W 内热式或 45 - 75W 外热式电烙铁。
③ 焊接较大元器件时,如金属底盘接地焊片,应选 100W 以上的电烙铁。
三、电烙铁的使用
1、电烙铁的握法
电烙铁的握法分为三种。
① 反握法 是用五指把电烙铁的柄握在掌内。此法适用于大功率电烙铁,焊接散热量大的被焊件。
② 正握法 此法适用于较大的电烙铁,弯形烙铁头的一般也用此法。
③ 握笔法 用握笔的方法握电烙铁,此法适用于小功 率电烙铁,焊接散热量小的被焊件,如焊接收
音机、电视机的印制电路板及其维修等。
2、电烙铁使用前的处理
在使用前先通电给烙铁头 “ 上锡 ” 。首先用挫刀把烙铁头按需要挫成一定的形状,然后接上
电源,当烙铁头温度升到能熔锡时,将烙铁头在松香上沾涂一下,等松香冒烟后再沾涂一层焊
锡,如此反复进行二至三次,使烙铁头的刃面全部挂上一层锡便可使用了。
电烙铁不宜长时间通电而不使用,这样容易使烙铁芯加速氧化而烧断,缩短其寿命,同
时也会使烙铁头因长时间加热而氧化,甚至被 “ 烧死 ” 不再 “ 吃锡 ” 。
3、 电烙铁使用注意事项
① 根据焊接对象合理选用不同类型的电烙铁。
② 使用过程中不要任意敲击电烙铁头以免损坏。内热式电烙铁连接杆钢管壁厚度只有 0.2mm ,
不能用钳子夹以免损坏。在使用过程中应经常维护,保证烙铁头挂上一层薄锡。
四、焊料
焊料是一种易熔金属,它能使元器件引线与印制电路板的连接点连接在一起。锡( Sn )是一种质
地柔软、延展性大的银白色金属,熔点为 232℃ ,在常温下化学性能稳定,不易氧化,不失金
属光泽,抗大气腐蚀能力强。铅( Pb )是一种较软的浅青白色金属,熔点为 327℃ ,高纯度的
铅耐大气腐蚀能力强,化学稳定性好,但对人体有害。锡中加人一定比例的铅和少量其它金属可
制成熔点低、流动性好、对元件和导线的附着力强、机械强度高、导电性好、不易氧化、抗腐蚀性
好、焊点光亮美观的焊料,一般称焊锡。
焊锡按含锡量的多少可分为 15 种,按含锡量和杂质的化学成分分为 S 、 A 、 B 三个等级。
手工焊接常用丝状焊锡。
五、焊剂
① 助焊剂
助焊剂一般可分为无机助焊剂、有机助焊剂和树脂助焊剂,能溶解去处金属表面的氧化物,并
在焊接加热时包围金属的表面,使之和空气隔绝,防止金属在加热时氧化;可降低熔融焊锡的表
面张力,有利于焊锡的湿润。
② 阻焊剂
限制焊料只在需要的焊点上进行焊接,把不需要焊接的印制电路板的板面部分覆盖起来,保护面
板使其在焊接时受到的热冲击小,不易起泡,同时还起到防止桥接、拉尖、短路、虚焊等情况。
使用焊剂时,必须根据被焊件的面积大小和表面状态适量施用,用量过小则影响焊接质量,用量
过多,焊剂残渣将会腐蚀元件或使电路板绝缘性能变差。
六、对焊接点的基本要求
1 、焊点要有足够的机械强度,保证被焊件在受振动或冲击时不致脱落、松动。不能用过多焊料
堆积,这样容易造成虚焊、焊点与焊点的短路。
2 、焊接可靠,具有良好导电性,必须防止虚焊。虚焊是指焊料与被焊件表面没有形成合金结构
。只是简单地依附在被焊金属表面上。
3 、焊点表面要光滑、清洁 , 焊点表面应有良好光泽,不应有毛刺、空隙,无污垢,尤其是焊
剂的有害残留物质,要选择合适的焊料与焊剂。
七、手工焊接的基本操作方法
? 焊前准备
准备好电烙铁以及镊子、剪刀、斜口钳、尖嘴钳、焊料、焊剂等工具,将电烙铁及焊件搪锡,左
手握焊料,右手握电烙铁,保持随时可焊状态。
? 用烙铁加热备焊件。
? 送入焊料,熔化适量焊料。
? 移开焊料。
? 当焊料流动覆盖焊接点,迅速移开电烙铁。
掌握好焊接的温度和时间。在焊接时,要有足够的热量和温度。如温度过低,焊锡流动性差,很
容易凝固,形成虚焊;如温度过高,将使焊锡流淌,焊点不易存锡,焊剂分解速度加快,使金属
表面加速氧化,并导致印制电路板上的焊盘脱落。尤其在使用天然松香作助焊剂时,锡焊温度过
高,很易氧化脱皮而产生炭化,造成虚焊。
八、印制电路板的焊接过程
1 、焊前准备
首先要熟悉所焊印制电路板的装配图,并按图纸配料,检查元器件型号、规格及数量是否符合图纸
要求,并做好装配前元器件引线成型等准备工作。
2 、焊接顺序
元器件装焊顺序依次为:电阻器、电容器、二极管、三极管、集成电路、大功率管,其它元器
件为先小后大。
3 、对元器件焊接要求
1 )电阻器焊接
按图将电阻器准确装人规定位置。要求标记向上,字向一致。装完同一种规格后再装另一种规格,
尽量使电阻器的高低一致。焊完后将露在印制电路板表面多余引脚齐根剪去。
2 )电容器焊接
将电容器按图装人规定位置,并注意有极性电容器其 “ + ” 与 “ - ” 极不能接错,电容
器上的标记方向要易看可见。先装玻璃釉电容器、有机介质电容器、瓷介电容器,最后装电解电
容器。
3 )二极管的焊接
二极管焊接要注意以下几点:第一,注意阳极阴极的极性,不能装错;第二,型号标记要易看可
见;第三,焊接立式二极管时,对最短引线焊接时间不能超过 2S 。
4 )三极管焊接
注意 e 、 b 、 c 三引线位置插接正确;焊接时间尽可能短,焊接时用镊子夹住引线脚,以利散
热。焊接大功率三极管时,若需加装散热片,应将接触面平整、打磨光滑后再紧固,若要求加垫
绝缘薄膜时,切勿忘记加薄膜。管脚与电路板上需连接时,要用塑料导线。
5 )集成电路焊接
首先按图纸要求,检查型号、引脚位置是否符合要求。焊接时先焊边沿的二只引脚,以使其定位,
然后再从左到右自上而下逐个焊接。
对于电容器、二极管、三极管露在印制电路板面上多余引脚均需齐根剪去。
九、拆焊的方法
在调试、维修过程中,或由于焊接错误对元器件进行更换时就需拆焊。拆焊方法不当,往往
会造成元器件的损坏、印制导线的断裂或焊盘的脱落。良好的拆焊技术,能保证调试、维修
工作顺利进行,避免由于更换器件不得法而增加产品故障率。
普通元器件的拆焊:
1 )选用合适的医用空心针头拆焊
2 )用铜编织线进行拆焊
3 )用气囊吸锡器进行拆焊
4 )用专用拆焊电烙铁拆焊
5 )用吸锡电烙铁拆焊。
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