摘要：真空灭弧室是真空开关关键的部件，是真空开关的心脏，它基本上决定了真空开关的主要性能。而钎焊是真空灭弧室加工过程中最核心的工序，钎焊的质量决定了真空灭弧室产品的性能质量，本文对影响钎焊质量的因素从几个方面进行了分析。
关键词：真空灭弧室，钎焊，钎焊质量
1 引言
真空灭弧室也叫真空开关管或真空泡，是真空开关的核心器件。它是用一对密封在真空中的电极（触头）和其它零件，借助真空优良的绝缘和熄弧性能，实现电路的关合或分断，真空灭弧室组成主要有：陶瓷外壳，动、静盖板，动、静导电杆，的触头，触头座，触头托，支撑，聚磁件，屏蔽罩，屏蔽筒，波纹管等零件；再将这些零件处理组装后经过钎焊连接在一起。
2 钎焊
钎焊就是依靠高温下的焊料熔化成液态来填满基体金属（焊接零件）接头的间隙，而形成金属间结合的一种焊接方法。零件之间留有间隙，焊接部位放有一定数量的焊料，当加热到焊料熔化温度后，零件本身不熔化，而焊料流散填满零件之间的间隙中，并相互作用形成焊缝，使金属零件牢固地焊接在一起。
3 生产环境对真空灭弧室钎焊质量的影响
真空灭弧室的装配焊接都是在超净间中完成的，超净间中设计有一套空调系统保证超净间的温、湿度及尘埃粒子数，并安装有尘埃粒子检测器及温、湿度检测表，24小时检测环境中的尘埃粒子数及温湿度情况，控制在合格的标准范围之内，一旦超出标准温，是不允许作业的，目的是为了保证进入超净的零件不会氧化及污染，因为铜零件很容易氧化使得表面产生一层氧化膜，而电铁零件则很容易生锈，空气中的尘埃数增多，会造成装配好的灭弧室管内微粒数增多，这些因素，都会影响钎焊时焊料流散及灭弧室内部气氛，造成钎焊焊缝焊接不良或漏气，焊接好的灭弧室管内的微粒在电场作用下容易发生微粒击穿，影响产品的绝缘性能，对于绝缘要求比较高的灭弧室尤为重要。因此，生产环境是影响真空灭弧室钎焊质量的首要因素和必备生产条件。
4焊料对真空灭弧室钎焊质量的影响
焊料必须能很好地润湿被钎焊的基体金属，焊料润湿性好，相应流散性也好，熔化后就能很好地在基体金属表面流散成薄层。
选择合适的焊料量，保证焊接后焊缝不会出现焊料过多而堆积，又不会因焊料量过少而出现有缝填充不饱满的现象，设计时需计算每个焊缝的理论焊料用量，并考虑到零件加工精度公差范围及过程各环节造成的零件磕碰变形量，估算出实际焊料用量。
5 焊缝间隙对真空灭弧室钎焊质量的影响
焊缝配合间隙大，毛细作用减弱，焊料就不能填满间隙，局部有缝隙，造成焊缝不牢固强度降低或漏气；配合间隙过小，焊料难以流入，根据生产经验，真空灭弧室制造中，配合间隙一般为0.03~0.12mm，焊接效果较好。
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6零件的表面状态对真空灭弧室钎焊质量的影响
钎焊前的零件表面都要进行洁净处理，金属零件的去油、酸洗、电抛光、电镀、退火等，去除金属表面氧化层，油污和杂质污染及消除金属零件加工过程中的应力，陶瓷外壳进行超声波或气相清洗，提高零件钎焊前表面的洁净度，因为，在有污染的地方，焊料润湿性变差、不流散，使焊缝焊接不良出现有缝漏气或微漏孔真空度低。
零件表面粗糙度会影响焊料的流散性，因为，粗糙的表面，焊料熔化后的毛细作用增强，但是，往往也能造成焊料流散在焊缝以外不需要的地方，根据生产经验，铜零件表面粗糙度大于3.2时，焊料的毛细作用会造成焊料流出焊缝以外约3-10mm。因此，应根据生产需要，合理控制零件表面的粗糙度。
零件表面的磕碰变形，毛刺、尖端对钎焊质量的影响，在焊接面，磕碰变形会影响焊接时的平面度造成焊缝局部间隙大焊料填充不饱满，在灭弧室内部，尖端，毛刺，会造成电场集中，造成灭弧室的击穿。
7 工艺参数对真空灭弧室钎焊质量的影响
钎焊最高保温温度，通常比焊料的流点高20~50℃，为焊料的熔化温度，零件在这个温度实现焊接，还需要一定的保温时间，使得液态焊料有足够的时间填满焊缝。
升温速率决定于钎焊的零、部件的体积，热容量和导热性等。体积大，热容量大的可升温慢一些；体积小，热容量小的，可升温快一些，升温过程中还要考虑到材料的放气，升温过程中炉内各个位置的零、部件温度均匀性，设定几个保温台阶，为了有利于材料的充分去气和最高保温时焊料的熔化。
降温速率不易太快，应考虑到金属与金属焊接及金属与陶瓷焊接的不同而去选择，以降温过程中不使焊缝中产生内应力而出现微裂纹为原则。
对于需要进行多次钎焊的，以后一次钎焊不使前一次钎焊的焊缝二次熔化、脱焊为原则，如果为同一种焊料，两次的钎焊温度应相差20~40℃，或者使用阶梯焊料。
8 人员及装配过程对真空灭弧室钎焊质量的影响
真空灭弧室的装配均为纯手工操作工，由操作工将零件进行组装而成，加强对操作人员装配的培训以以及操作要点及细节的要求，防止出现装配问题造成的不合格品。
按照灭弧室设计图纸的装配关系选用模具、焊料进行装配；零件之间有自身的定位关系，保证装配到位，无装反、装偏、错位、不到位现象；焊料要装配在较不易润湿的金属上及加热过程中温度较低的金属上；焊料环装配位于焊缝正中间，不能偏向一边；焊料丝的装配要紧贴焊缝；零件及焊料均按照顺序依次装配，且装配过程中每一步都不忘检查上一步，确保无漏放。
9真空钎焊炉对真空灭弧室钎焊质量的影响
真空钎焊炉应选择无油系统，真空炉的性能状况，压升率，是否存在微漏孔，真空炉分子泵的抽速，系统的极限真空度等都会影响钎焊灭弧室的质量。
定期进行炉内温均性的测量，保证炉内各个位置的温度均匀性，不大于10℃，避免出现焊料熔化不良或焊料未化的状况。
10、结语
钎焊的质量决定了真空灭弧室的性能、寿命。提高真空灭弧室的钎焊质量，我们应从影响真空灭弧室钎焊质量的所有因素去控制，不能放过任何一个环节，才能确保生产出高质量的真空灭弧室。
参考文献：
[1] 王季梅.真空灭弧室设计、制造及其应用[M].西安:西安交通大学出版社,1993.
[2] 崔 岩，邹家平，朱小刚，杜 峰. 试论钎焊质量的影响因素[A]. 吉林:科学之友，2009B(21-22).
论文作者:何争
论文发表刊物:《科技中国》2017年7期
论文发表时间:2017/10/11
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