车载小型溴冷机样机钎焊焊接工艺研究

程金强

摘 要：本文对小型化车载溴化锂制冷机样机加工过程中采用的钎焊工艺进行了研究，由于溴冷机内部的高真空环境及溴化锂溶液的强腐蚀性，样机所有金属零部件均采用紫铜及不锈钢，为了保证整体结构强度，且能够承受内外压差，焊接加工方法尤为重要，会直接影响试验成败。

关键词：车载；小型溴冷机；钎焊；工艺

中图分类号：TK124 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）08-0082-02

汽车发动机的余热包括循环冷却水带走的热量和排气余热两部分，其中，冷却水所带走热量占燃料发热量的25～35%，现有汽车发动机冷却水的水温一般为80～90℃；发动机的排烟温度都在300℃以上，而且烟气量十分富裕。而这样的能量密度足以驱动溴化锂制冷机的制冷循环。利用汽车余热的溴化锂吸收式制冷系统，即利用了以前无法使用的余热，实现了“开源”，又节省了发动机原本用来驱动制冷压缩机的那部分轴功，实现了“节流”，并且其本身是不使用氟利昂的制冷系统，对环境保护非常有益。由于整套系统具有非常好的应用价值，世界各国都在研究这种新型的节能技术，所以利用发动机循环冷却水及排气的余热实现汽车空调制冷有着广阔的前途。[1]

由于溴化锂溶液的强腐蚀性，本文所设计的样机试验台所使用的材料为紫铜、不锈钢及塑料齿轮泵等，为了保证实验所必须满足的工况要求，必须对焊接接头进行气密性保真空检查，通过大量的实验摸索，对比组分胶粘结、铜焊、电阻焊、氩弧焊、钎焊等方式的可操作性及可靠性，作者采用了钎焊工艺对紫铜、不锈钢接头部位进行焊接。

1 样机发生器焊接件

样机实物局部拍照如图1、图2所示。

为了取材方便及保证焊接质量，发生器筒体为市面上的方钢，其内有电加热棒（220v，600w）、挡液板、液面稳定网、浓液出口过滤网，气液分离器，填料等；换热器为套管式，用DN16 和DN10的紫铜管，为了保护溶液循环泵（要求介质温度小于70℃），理论计算长为0.52m，实际取为1.3m，盘成直径为400mm的圆形。

2 样机钎焊技术要点

2.1 钎料的选择

根据熔点不同，钎料分为软钎料和硬钎料两类。通常来说熔点低于450℃的钎料为软钎料，熔点高于450℃的钎料为硬钎料[2]。

考虑到本试验台是一个全新的结构，不可避免存在某些缺陷，为了试验过程中方便拆卸、改装，在不锈钢和铜之间采用了软钎料，即焊锡焊，因为本循环系统的温度范围不会超过100℃，不会使焊锡熔化，但需要保证不漏气。

2.2 钎剂的制备

为了使钎接部分连接牢固，增强钎料的附着作用，钎焊时要用钎剂。它的作用是清除钎料和母材表面的氧化物，保护焊件和液态钎料在钎焊过程中免于氧化，改善液態钎料对焊件的润湿性。

本试验台加工过程中用的焊药水是氯化锌溶液，由于其高温时能溶解金属氧化物，被称作焊药水。它的制作方法有两种，一是是用与锌反应过的盐酸溶液，首先把盐酸倒在玻璃容器里，然后把锌放入容器内（若无锌，可用普通干电池锌皮），此时会发生化学反应，冒出气体，等待反应完毕就可以使用了。使用时要注意安全，因为他的腐蚀性很强，一旦物体接触了它，应速用清水洗净。焊接时用木棒蘸涂助焊剂在被焊处，注意涂抹面积尽量不要太大，因为助焊剂涂到哪里，焊锡会跟到哪里。焊完后需用酒精或其他溶剂清洁焊接处。一是用氯化锌固体加适量盐酸溶液混合而成，氯化锌50%、稀盐酸20%、水30%较好用。焊接时将其涂在焊件表面即可加热焊接，但氯离子对不锈钢有腐蚀性，焊后应用肥皂水清洗。

如果金属表面是黑色的，那说明表面已经氧化，要先把表面打磨干净露出金属本来的颜色，可以用砂纸、锉打磨，或者用锯条的断口直接去刮。

本次试验中采用烙铁加热，因它的温度较低，一般只适于软钎焊。

2.3 电烙铁的使用

（1）根据焊件的大小、厚度来决定电烙铁的功率，一般厚度0.5mm以下的薄片用50w左右的即可，当焊件厚度大于0.8mm时候用150w左右；

（2）电烙铁一般用松香或焊锡膏作焊剂，特别是100w以下的应该用焊锡丝作焊料；若采用稀盐酸作钎剂，在受热蒸发后容易腐蚀内部发热部件，导致腐蚀损坏，一定要注意加热头尽量不要接触稀盐酸；

（3）如果发现电烙铁紫铜头不能上锡时，将铜头表面黑灰色氧化部分用锉刀锉去，继续使用；

（4）电烙铁在使用三次后，必须将紫铜铜头取下去除氧化层，以免日久后造成取不出现象。

2.4 焊缝的清理

因为钎剂遗留的残渣对钎焊接缝有腐蚀作用，也不利于对钎缝的密封性检查，所以必须要进行清理。各常见的钎焊焊缝清洗方法如下：

（1）含松香的活性钎剂残留物，可用异丙醇、酒精、三氯乙烯等有机溶剂清洗；

（2）含碱金属及碱土金属氯化物的钎剂（例如氯化锌），可用2%稀盐酸溶液清洗；

（3）由有机酸、无机酸及盐组成的钎剂，一般都溶于水，可采用热水法清洗；

（4）硬钎焊用的硼砂、硼酸钎剂残留物，不溶于水，可以用喷砂去除。根据工件的使用要求，也可以将已钎焊的工件在热态下放入冷水中，使钎剂残渣自动开裂而去除；

2.5 焊锡焊技术要点

（1）清洁母材的焊接面，如果焊接面有氧化物、污物覆盖遮蔽，先对其进行清除；

（2）制作支架或者工装，对待焊接部件进行固定，因为钎焊过程不能有抖动或者位移；

（3）用合适的刷子在焊接面涂抹钎剂，涂抹面积要控制得到，不宜过大；

（4）设定好最合适的电烙铁温度值，确认烙铁头温度达到使用要求，不宜过高；

（5）用电烙铁头给焊接部位加热，尽量使其均匀受热并保持温度，可以使用热吹风等辅助热源；

（6）焊接部温度温度达到要求后，开始投送锡丝，根据焊缝大小及焊接速度均匀送丝；

（7）以焊缝恰好被焊锡填充为准，多了会有锡瘤，少了焊缝有间隙，都不达标；

（8）如果焊接过程中有瑕疵或者漏焊，要把所有焊锡全部熔掉，再重新操作，避免掩盖漏点；

（9）刚焊接好是，由于温度较高，接合部位强度不够，不能移动，要保持并冷却至常温。

3 结语

作者从对钎料、钎剂的选择，及焊接过程中如何选择电烙铁及使用保养，以及焊接完毕后的焊缝的清理检查等方面进行了大量的实践操作，总结出了上述使用要点。希望能够给从事溴冷机小型化设计的研究人员一定的帮助，避免使用错误的方法导致试验台加工工艺不达标的情况出现。

参考文献

[1]陈红兵，金苏敏，等.废烟气废热溴化锂制冷机的分析[J].流体机械.2008.36（5）：68-70.

[2]李亚江，王娟，等.焊接原理及应用[M].化学工业出版社，2009.

[3]薛松柏，顾文华，等.钎焊技术问答[M].机械工业出版社，2007.

[4]赵越，邹增大，等.冰箱制冷系统铜铝管的连接方法[J].焊接，2003（9）：5-8.

[5]夏春智，李亚江，等.Cu/Al异种金属连接的研究现状[J].焊接，2008（1）：17-20.