高强铝合金整体真空钎焊工艺试验研究(2)

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1.1 课题的意义

铝合金以其重量轻、耐腐蚀性好、导热导电性优良等特点广泛用于航空航天、建筑、电器、汽车、船舶等部门，并且用量不断增加，长期以来一直被认为是制作热交换器、波导及其它许多复杂构件的结构材料[1]。铝合金的加工工艺在其产品制造中起着非常重要的作用，而重要方法之一就是不需任何钎剂的真空钎焊工艺。因其具有许多优点：无需焊前和焊后的复杂清理工作，操作简化，避免了因钎剂造成的夹渣，在结构中不残留钎剂而保证其耐腐蚀性、生产率高等，本课题通过金相分析、测熔化特性，测量钎料润湿性等试验，了解高强铝合金多层腔型结构真空钎焊易出现的问题，研究钎料组分、保温时间、焊接温度等焊接工艺参数等对接头微观组织及性能的影响，解决钎料预制、加热不均匀、基体溶蚀等问题，探索获得高的一次合格率的途径，提高动手能力及独立进行科学研究的能力

1.2 铝合金钎料的研究现状

1.2.1 Al—Si系列钎料

1.2.2 Al-Si-Mg系列钎料

1.2.3 铝合金钎料的发展

1.3 真空钎焊技术

1.3.1 真空钎焊炉

真空钎焊设备主要由真空炉和真空系统组成[12]。铝合金真空钎焊一般对真空设备要求是：真空炉应有足够的升温速率和极大的抽速；真空炉应具有可靠安全的电气控制与保护系统；应具有冷却系统，能快速冷却，冷却慢会使钎料漫流或漏焊。论文网

1.3.2 铝合金真空钎焊工艺

1.3.3 真空钎焊工艺参数

真空钎焊的主要工艺参数包括焊接温度、升温速度、保温时间和真空度。1)焊接温度: 钎料的熔点比被焊金属熔点低20～60 ℃为最佳。2) 保温时间: 保温时间主要由工件心部温度达到钎焊温度所需的时间定。保温时间决定了焊缝质量，保温时间太短，钎料未完全熔化，保温时间太长，母材会与钎料过度反应，产生熔蚀3) 升降温速度:加热过程中炉体温度和工件温度会产生不一致，因此控制升温速度是非常重要。在保证均温的前提下，应尽量提高升温速度；应根据工件情况制定适宜的降温速度，在没有特殊要求的情况下，采用随炉冷却。5)真空度：高真空度是铝合金氧化膜破碎，实现真空钎焊的一个重要因素，真空度越高，钎料的漫流性、润湿性也越好[13,14,]。

1.3.4 真空钎焊的优缺点

真空钎焊由于在真空中进行，可以有效的排除焊接过程中空气的有害影响，因而可以不使用钎剂而成功的进行钎焊[15]。与其他钎焊相比，真空钎焊具有一系列优势：处于真空条件下的钎焊，不会出现氧化，增碳，污染变质等现象；钎焊过程不使用钎剂，因而极少出现气孔，夹渣等缺陷；钎焊过程零件受热均匀，零件内部热应力较小,可将变形控制到最小限度，特别适合于精密产品的焊接[16]；金属基体和钎料周围存在的低压，能够排除金属在钎焊温度下释放出来的挥发性气体和杂质，可使基体金属的性能得到改善；可以钎焊多种金属，特别适合于钎焊铝及铝合金、钛及钛合金、不锈钢、高温合金等，也适宜同种或异种金属的焊接，对于复合材料、陶瓷、石墨、玻璃、金刚石等材料也适用。

铝合金真空钎焊同时也存在未焊透、溶蚀、钎料流失等缺点。

1.3.5 真空钎焊技术的国内外研究现状

国外学者多年来针对铝钎料熔点和母材非常接近的现实，在铝合金真空钎焊机理研究指导下，做出了大量成果。1972年BYWJ • WERNER等人研究了锗,锢和镱作为铝硅钎料的填加剂,成功的降低了钎料的熔点,但钎料的脆性和耐腐蚀性均遭到恶化,只能用急冷法加工出箔材,加上这几种元素价格昂贵,难以用于实际生产[17,18]。此外,美国还研究了Cu的作用,虽然大大降低了熔点,但由于Cu的加入而使钎料变脆及钎焊时出现对母材的熔蚀问题,使钎焊无法进行。由于低熔点钎料研制存在许多困难,目前美国成功钎焊铝合金的方法主要是使用真空钎焊板,即在芯板上包覆一层或双面均包覆一层钎料,这样可以降低真空钎焊时的加热温度要求,从而可以在一定程度上避免熔蚀过烧等问题,同时钎焊操作起来也方便。[19]但钎焊板的抗弯能力及其本身加工起来很复杂,且价格昂贵,并不实用于工业生产。此外，国外采用的另一解决方法是:提高前后加热速度,缩短钎焊保温时间,即用浸沾钎焊方法来避免或减轻过烧的发生,但浸沾钎焊对环境污染极大,不是解决问题的好办法,目前这种方法正逐渐被无污染的真空钎焊替代。而且,对于固相线温度更低的铝合金,即使采用浸沾钎焊也不能解决过烧问题。所以,降低钎料熔点,从而降低钎焊温度基本上是唯一的解决方法。德国焊接杂志认为,将钎焊温度降低40℃一50℃,可使80%以上的铝合金能够钎焊。文献综述