钎焊工艺方法(钎焊工艺方法主要包括哪些方面)

　　作者：张观军（珠海百锐思焊接技术有限公司，总经理)

　　钎焊温度高于450℃的钎焊技术称为硬钎焊技术，现已经广泛应用于不同工业领域，如汽车、制冷、航空航天和医疗等。但目前部分硬钎焊技术存在污染物排放大的问题，不符合“十三五”绿色发展理念，同时也影响操作人员身体健康。因此探索新型绿色环保型的钎焊技术，以替代目前高污染的硬钎焊技术有着重要意义。下面我们就来一起探讨一下绿色环保型硬钎焊技术。

　　1

钎焊工艺现状分析

　　1.1 硬钎焊技术应用现状

　　目前，主要的硬钎焊方法的在工业上的应用情况见下表：

　　1.2硬钎焊技术污染物分析

　　通常硬钎焊对环境可能产生的污染分为如下几类：

　　（1）粉尘污染

　　钎焊过程中产生粉尘，污染大气，如火焰钎焊燃气燃烧会产生粉尘，污染环境。

　　（2）光污染

　　钎焊产生刺眼亮光，影响操作人员身体健康，如火焰钎焊，火焰内添加气体助焊剂后会产生刺眼亮光，使操作人员视力受损。

　　（3）声污染

　　钎焊过程中产生高噪音，影响操作人员身体健康，如火焰钎焊，火焰燃烧会产生高于100分贝的噪音，长时间在此条件下工作，会使操作人员听力受损。

　　（4）化学污染

　　钎焊过程中产生的有毒化学物质或气体，影响操作人员身心健康及污染大气环境，如使用含镉和含铅的钎料在钎焊时会产生有毒气体，污染空气并影响操作人员身体健康。

　　（5）水污染

　　钎焊过程中需要大量水进行清洗或冷却，污染水质，如浸渍钎焊在钎焊前后往往需要大量水对零组件进行清洗，会产生水污染。

　　（6）电磁波污染

　　设备在加热过程中产生电磁波，如感应钎焊，如防护不当，会产生电磁辐射，影响操作人员身体健康。

　　各硬钎焊技术污染物类型及可能来源见下表：

　　表中各数字代表的污染物类型及来源如下：

　　1—粉尘污染:钎焊过程中产生粉尘，污染大气;

　　2—光污染:钎焊产生的刺眼亮光；

　　3—声污染：钎焊产生的高噪音；

　　4—化学污染：钎焊过程中产生的有毒化学物质或气体；

　　5—水污染：钎焊需大量水，对水的污染。

　　6—电磁波污染：钎焊产生的电磁波污染。

火焰钎焊

　　由表可知：

　　（1）火焰钎焊是污染物源最多的钎焊方法，且该方法目前在工业应用最为广泛，对环境的影响最大。

　　（2）如钎料选用不当或钎料成分设计不当，各种钎焊方法均存在化学污染可能性。

　　（3）感应钎焊、红外钎焊、氦弧灯光钎焊、激光钎焊和电子束钎焊这几种钎焊方法，其污染物种类较少，且污染源易于控制，从对环境的影响角度，应为优先选择的钎焊的钎焊方法。

　　近年来，随着人们环保意识逐渐增强，环境友好型的钎焊技术将愈来愈收到青睐，尽快实现绿色环保型钎焊技术已迫在眉睫。

　　2

绿色环保型硬钎焊技术介绍

　　目前国内还未对绿色环保型钎焊技术的定义、特点和要求进行系统性阐述和定量表达，本文通过搜集各类钎焊资料文献等，期望能够弥补该方面的空白。

红外焊接 图片来源：FRIMO

　　2.1绿色环保型硬钎焊技术的定义

　　在整个钎焊设计及加工过程中，对环境及操作人员身体产生极小不利影响的硬钎焊技术称为绿色环保型型钎焊技术。对该定义进一步说明如下：

　　（1）绿色环保型硬钎焊技术 钎焊的每个工序，如工件钎焊前处理（如清洗等）、钎焊设备、所用钎料钎剂和工件的焊后处理（如钎焊接头的焊后清洗和热处理等）等，而不仅仅为所用的钎焊设备或钎料钎剂，因此绿色环保型硬钎焊技术在每个阶段都应是绿色环保型加工及技术。

　　（2）不存在“绝对的完全对环境无影响”的硬钎焊技术，严格意义上的绿色环保仅仅为相对而言。易于理解，钎焊过程肯定要对工件进行处理和加热，而在此过程中必然会有物质生成（如助焊剂的熔化挥发等）和热量损失等，必然会对环境产生影响。

　　（3）绿色环保型硬钎焊技术污染物排放为微量，对环境和操作人员的不利影响极小。

　　（4）绿色环保型钎焊技术应可进行定量表述。绿色环保型硬钎焊技术的定量表达见2.2。

　　（5）钎焊产生污染后，为防止对环境及操作人员产生不利影响，应有监控和污染物处理进行管控。

感应钎焊 来源：SHUIMU INDUCTION EQUIPMENTCO.,LTD

　　2.2绿色环保型硬钎焊技术的定量表达

　　（1）污染物排放量标准

　　作者认为，绿色环保型硬钎焊技术污染物的排放标准应低于国家规定的限值，即只要钎焊过程中的排放只要满足国际及国家相关污染物排放标准和环境法规规定，即可认定为其是绿色环保型钎焊工艺，根据此原则整理得出绿色环保型硬硬钎焊技术污染物排放和对人体的影响标准见下表：

　　（2）钎焊合格率

　　所用钎焊技术的钎焊合格率应高于99%。钎焊合格率过低，会造成大量材料报废，钎焊生产重复，造成能耗增大，污染物排放大量增加。

　　2.3绿色环保型硬钎焊技术的现状分析

　　制冷行业为硬钎焊技术的应用主要领域，经调研，目前制冷行业（空调）钎焊技术应用情况见下表：

　　从上表可知，目前空调行业主要采用传统的火焰钎焊工艺，该种钎焊方法污染种类多，对环境影响较大，急需进行改善。

　　3

实现绿色环保型硬钎焊技术的途径

　　3.1从国家层面，尽快制定钎焊行业环境污染标准和法律法规，对涉及钎焊技术各环节的污染物排放限值进行严格规定及监管，控制污染源。

　　3.2国家进行政策红利或资金补贴，鼓励企业淘汰污染大和落后的钎焊技术。如目前制冷行业90%以上场合仍采用火焰钎焊，火焰钎焊对环境及操作人员身体健康影响极大，应尽快采用新的绿色环保型钎焊工艺（如感应钎焊）进行替代。

　　3.3国家采用政策红利或资金补贴，鼓励企业开发全新绿色环保型钎焊技术。

　　3.4加速新型环保型新钎焊技术的研发。具体研发内容包括：清洗工艺、钎焊设备、钎料和钎焊剂工艺等绿色环保型工艺的研发。

　　3.5优先选用绿色环保型钎焊加热技术替代传统落后的钎焊工艺，如采用感应钎焊替代火焰钎焊、采用真空钎焊替代传统的盐浴钎焊等。

　　3.6打破行业或企业壁垒，联合开发绿色环保型钎焊技术。

　　3.7跨行业合作，优势互补，加快绿色环保型钎焊工艺开发进度。

　　3.8钎焊实现自动化和智能化为必然和必需的路径。采用机器人或自动化装置替代人进行操作，淘汰落后手工钎焊，可避免钎焊对人员健康产生影响。

　　3.9提升钎焊设备能效等级、控制精度和可靠性等，减少污染物的排放和钎焊对环境的影响。

　　3.10企业率先树立绿色环保型钎焊工艺的观念，从产品的设计（特别是产品尺寸和钎焊间隙的设计）、钎焊加工设备选择、钎料钎剂的选择、公司管理理念和公司政策支持等方面均要以实现绿色环保型钎焊技术为目标，只有這样才能从源头上控制钎焊污染物的产生。

　　4

实现绿色环保型硬钎焊技术需解决的问题

　　任何新钎焊技术的全面推广均为系统工程，需要在涉及钎焊技术的设备、工件和材料等所含的全方位技术成熟后方能成功推广和应用。目前，欲实现绿色环保型钎焊需解决如下技术问题。

　　4.1钎焊设备方面

　　钎焊设备为钎焊技术的核心，也是污染物产生的主要载体，目前工业上用钎焊设备存在如下问题需进行优化或提升：

　　（1）能效低、能耗高；

　　（2）生产效率低；

　　（3）控制精度低和可靠性差等问题；

　　（4）钎焊合格率低；

　　（5）污染物排放量大，损害操作人员身体健康等。

　　欲实现绿色环保型钎焊技术，需开发更为先进的钎焊加热设备及技术，提升设备能效等级和生产效率，减少污染物排放，提升钎焊合格率，减少或避免材料浪费。只有钎焊设备稳定、高效和合格率高等，让企业体会到采用新钎焊设备能带来极好的质量和经济方面的效益等，企业才会主动进行技术升级，可加快绿色环保型的应用推广。

激光焊来源：立典激光科技

　　4.2钎料钎剂方面

　　目前钎料钎剂存在如下问题：

　　（1）部分钎料钎剂含有有毒元素或腐蚀性成分，如含镉和含铅的钎料等。需开发新型清洁和无毒性钎料替代此类钎料，避免钎料对环境及操作人员产生不利影响。

　　（2）钎料中杂质含量较高，且杂质含量波动较大，钎焊质量波动，导致工件报废而出现能耗增大和污染物排放增加的问题。需研究更为先进的钎料加工工艺装备及技术，降低钎料中杂质含量，提升钎焊合格率。

硬钎焊合金材料来源：Boway

　　4.3工件加工方面

　　自动化和智能化为钎焊的必然趋势，钎焊自动化要求企业内部所有工件加工工艺同步提升，需在工件尺寸精度、工件尺寸一致性、成分一致性和产品标准化等方面，相较传统低效和落后的钎焊工艺进行提升，方能满足自动化、智能化和绿色环保型钎焊工艺的要求，只有这样，才能快速实现绿色环保型钎焊工艺。

汽车制造中的精密感应钎焊图片来源：Eldec LLC

　　4.4钎焊污染标准或规范方面

　　目前硬钎焊行业缺乏相应的环境污染标准和法律法规，对硬钎焊产品（主要为钎焊设备、钎料和钎剂）的生产制造和成分要求对环境的影响进行定性和定量规范，导致钎焊产品市场准入门槛低，部分产品制造能耗大和污染物排放大。因此应尽快制定硬钎焊产品的环境标准及法规，对涉及钎焊技术各环节的污染物排放限值进行严格规定及监管，以控制污染源。

　　4.5钎焊污染物监控及处理

　　目前多数涉及钎焊的企业，生产时将污染物直接排放至空气中，并未对钎焊污染物进行定量和有效监控，且未进行适当环保处理。目前行业内还缺乏钎焊污染物的完善和合适的处理技术和标准，需加强对该方面技术研究及规范。

　　5

总结

　　随着绿色发展理念的落实，实现绿色环保型硬钎焊技术已迫在眉睫。本文对绿色环保型硬钎焊技术定义进行了明确表达，给出相应标准，并对实现绿色环保型钎焊技术的途径和存在问题进行较为深入的探讨。期望通过本文讨论，能起到抛砖引玉的作用，尽快全面实现绿色环保型硬钎焊技术。

　　参考文献：

　　1 国家环保局科技标准司。国家保局科技大气污染物综合排放标准[J]。国家环保局科技标准司，1996， GB16297

　　2 中华人民共和国住房和城乡建设部。建筑照明设计标准[J]。中华人民共和国住房和城乡建设部，2013，GB 50034

　　3 李涛、张敏等。工业企业设计卫生标准[J]。 中华人民共和国卫生部，2010，GBZ1

　　4 国家环保局科技标准司。污水综合排放标准[J]。国家环保局科技标准司，1996，GB 8

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