扩散焊的主要焊接参数有哪些?它们如何影响扩散焊接头的质量?

发布时间: 2019-01-12作者：baile100浏览量：

扩散焊的主要工艺参数有加热温度、压力、保温时间、保护气氛、表面准备等。

1)加热温度。加热温度是扩散焊最重要的焊接参数,加热温度的微小变化会使扩散速度产生较大的变化。在一定的温度范围内,温度越高扩散系数越大,扩散过程越快,所获得的接头结合强度越高但若温度高于某一定值后,温度再提高时,扩散焊接头质量提高不多,有时反而有所下降

受材料的物理性能、工件表面状态、设备等因素的限制,对于许多金属和合金,扩散焊合适的加热温度一般为0.6~0.87(7。为母材熔点)。对于出现液相的扩散焊,加热温度应比中间层材料熔点或共晶反应温度稍高一点,液相填充间隙后的等温凝固和均匀化扩散温度可略微降低一些。

2)压力。施加压力的主要作用是使结合面微观凸起的部分产生塑性变形,达到紧密接触,同时促进界面区的扩散,加速再结晶过程。一般增加压力能提高接头强度,但过大的压力会导致工件变形; 同时,高压力需要成本较高的设备和更精确的控制。从经济角度考虑,应选择较低的压力。

在其他参数固定的情况下,采用较高的压力能产生结合强度较好的接头。对于异种金属扩散焊,采用较大的压力对减少或防止扩散孔洞有良好作用,通常扩散焊采用的压力在0.5-50MPa之间。
3)保温时间。保温时间是指被焊工件在焊接温度下保持的时间。在该时间内必须保证扩散过程全部完成,达到所需的结合强度。

保温时间太短,扩散焊接头达不到稳定的与母材相等的强度。但高温、高压持续时间太长,对扩散接头质量起不到进一步提高的作用,反而会使母材的品粒长大。对可能形成脆性金属间化合物的接头,应控制保温时间来控制脆性层的厚度,使之不影响接头性能

保温时间与温度、压力是密切相关的,大多数由扩散控制的反应都是随时间变化的。温度较高或压力较大时,时间可以缩短。在一定的温度和压力条件下,初始阶段接头强度随时间延长增加;但当接头强度提高到一定值后,就不再随时间继续增加。在实际焊接中,焊接时间可以在一个较宽的范围内变化,但从提高生产率考虑,在保证强度的条件下,保温时间越短越好。

4)保护气氛。焊接保护气氛的纯度、流量、压力或真空度、漏气率都会影响扩散焊接头的质量。常用的保护气体是氩气,真空度通常为(1-20)×10Pa。对于有些材料也可以采用高纯度氮、氢或氦作为保护气体。在钛的超塑性成形和扩散焊组合工艺中常用氩气氛负压(低真空)保护钛板表面。

另外,对于在冷却过程中有相变的材料以及陶瓷类脆性材料,在扩散焊时,加热和冷却速度应加以控制。共晶反应扩散时,加热速度太慢,会因扩散而使接触面上的化学成分发生变化,影响熔融共晶的生成

5)表面准备。扩散焊组装之前必须对工件表面进行认真准备。其表面准备包括:加工符合要求的表面粗糙度、平直度,去除表面的氧化物,消除表面的气、水或有机物膜层。

表面的平直度和表面粗糙度是通过机械加工、磨削、研磨或抛光得到的,经过抛光的表面微观凹凸不平,可达到50m。表面氧化物和加工硬化层通常采用化学腐蚀方法去除,应注意的是化学腐蚀后要用酒精和水清洗

表面脱脂一般用乙醇、三氯乙烯、丙酮等清洗剂,可以在多种溶液中反复清洗。这类清洗剂有毒,使用时应注意安全。真空加热可以有效地清除有机物、水和气体吸附层,烘烤温度一般不超过300℃。

扩散焊接头质量与保护方法、保护气体、母材与中间扩散层的冶金物理性能等因素有关。表面准备之后,必须随即对清洁的表面加以

保护,放在真空环境或加氢、氩、氦等的保护气氛中,但氢能与1 们、Nb和Ta形成不利的氢化物,应注意避免。

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