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铝合金真空钎焊
标签: 铝合金
2022-01-05  阅读

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    铝合金真空钎焊的原理机制

    真空钎焊是在真空状态下,将真空炉内温度设定到某一区间。在该温度下,母材处于固体状态,钎料处于液体状态。液态的钎料在母材的表面上润湿、毛细流动、填充、铺展,与母材相互作用,最终冷却凝固,实现冶金的连接方法[1]。

    铝合金对氧的亲和力很大,焊接时表面形成一层致密的氧化膜,阻碍钎料与母材的结合,这是铝合金焊接时的主要障碍之一。在真空条件下,大部分气体可以被清除,氧气含量极低,有效排出了空气对焊接的有害影响,真空状态下可以去除氧化膜。此外金属Mg在去除氧化膜中可以发挥重要作用。通过加热处理,使Mg挥发转化为Mg蒸气,达到对钎料表面的氧化膜予以去除的目的。Mg热膨胀系数较铝热膨胀系数更低,通过加热,铝得到快速膨胀,膨胀速率相对慢的氧化膜则不断开裂。Mg蒸气与真空炉中残留水蒸气形成化学反应。钎料溶化后可发挥吸附功效,使得氧化膜强度下降,氧化膜开裂同时溶化至钎料,进一步液态钎料实现对母材的湿润。

    铝合金真空钎焊的主要工艺参数有:加热速率、保温时间、冷却速率、真空度、炉温均匀性、真空钎焊温度等,这些因素均会影响真空钎焊的焊接接头质量。一般在加热阶段要求真空炉内真空度不大于3×10-3Pa,小型、薄板铝合金组件的加热速率建议为10℃/min。使用工装组装的铝合金组件,需降低加热速率,延长保温时间,使铝合金组件受热均匀。

    为了使零件充分受热,一般在钎料的固液相线以下保温一段时间,保温时间的长短与零件的厚度、大小以及结构复杂程度有关。保温阶段要求真空度不大于3×10-3Pa,若真空度达不到要求,需要延长保温时间,待满足真空度要求后,方可继续升温。

    真空钎焊温度优选为高于钎料固液相线温度30℃-100℃,低于母材的固液相线温度[3]。保温时间应能保证钎料与母材充分作用,保证焊接接头的形成。保温时间过长或过短,都会影响焊接接头的质量。应延长使用工装组装的铝合金组件的焊接保温时间,以保证焊接接头质量。

    真空钎焊后可选择自然随炉冷却和充气冷却。本次真空钎焊过程采用自然随炉冷却至室温,随后去除焊接件。