真空钎焊在航空航天制造中应用相当广泛。有一个钎焊工艺曲线，由来已久且代代相传，它就是台阶式升温曲线。
台阶式升温曲线
如图所示，是典型的真空钎焊加热和冷却的工艺曲线，它的特点是包含多个台阶式的高温保温平台。这种台阶式升温的方法非常普遍，因此业内也有人称之为“标准钎焊曲线”。
注：上图纯属示意目的，图中斜率、平台高度差无实际用途。
我们先来看看台阶式升温方法的设计初衷是什么？
第一个平台，通常是在200℃左右保温10-20分钟，目的是除气。除去哪里的气体呢？真空钎焊使用的钎料，尤其是膏状的钎料都含有一定比例的溶剂或水分，是液态的。此时通过这个保温平台，可以帮助除气，防止钎料中产生孔洞。同时，由于这些水分的挥发，你会看到炉子的真空度掉下来一些的，所有等待一些时间，让真空度恢复一些。
第二个平台，通常是500-600℃左右，并停留足够的时间，目的是让钎料中的有机物转化为液态，然后排出去。
第三个平台，就比较容易理解了。通常是比钎料的固相线温度低50℃左右。随后快速加热到第四个平台，也就是钎焊温度。此时钎料熔化，毛细作用开始。
钎焊工艺最后是冷却。一种是直接缓冷，此时可以在钎料固相线以下充气冷却，图中并未画出；另一种是增加一个保温平台，也就是第五个平台，它的目的是为了让某些元素充分扩散，主要是非金属元素，如硼。冷却速率要合适，避免零件变形过大，同时也要考虑母材冶金性能。
实际生产中，平台数量略少于图示，比如第一个平台可以不需要。
各个台阶分析完成，我们看看加热速率。典型的升温速率是15℃/min左右，第三个到第四个要快一些，差不多在30℃/min或者更快。
这个曲线问题出在哪里了呢？
我们知道，零件在升温过程中，每个钎焊组件都会产生热应力。这是因为薄壁区域升温快，厚壁区域升温慢。这种热应力会导致变形和开裂。这个开裂指的并不是母材出问题，而是待钎焊的缝隙在加热过程中发生变化，由于不同步，影响钎料流动和焊缝质量。后果不言而喻。
典型钎焊曲线的问题就出在15℃/min的加热速率太快了。正是因为这个原因，才需要多个保温平台，让零件较厚区域的温度跟上来，这就是第三个平台的重要作用。
新型钎焊曲线是怎样的？
使用更慢的加热速率，并取消保温台阶，这是当下更为先进的钎焊工艺曲线。
大家自然要问：加热速度慢到多少为合理呢？
我知道本公众号的关注者中有不少业内专家。可以这样做：采用多根负载偶，分别将热结贴着同一个零件的薄壁、厚壁，还有其它感兴趣的区域（当零件结构较为复杂时）。加热过程中，薄壁、厚壁的热电偶升温不同步，就会产生温差ΔT。这个温差ΔT就是一个非常好的控制参数，零件的变形就与之相关。
（冷却速率的研究，亦然！）
通常需要通过反复测试，才能找到一个合理的升温速率，使得升温过程中的ΔT能够控制在允许的误差带内，而无需保温平台。
新型钎焊曲线的好处不仅仅是零件的变形得到控制，钎焊合格率大大提升，而且由于保温平台的取消，整个钎焊工艺时间也可以缩短。
除此以外，由于较慢的加热速率，除气过程也会变得非常稳定，不会出现类似台阶式升温掉真空、再恢复的问题，避免了对真空炉的冲击，降低了对真空泵的影响。
