瞬間液相擴散焊的原理及應用

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1、瞬間液相擴散焊的原理及應用

2、第1摘要：瞬時液相擴散焊是一種高效快速的焊接方法，已在管道、汽車和鋼筋等領域獲得應用。瞬時液相擴散焊采用非晶態(tài)薄膜為填充材料，它的熔化和措施借助于感應器加熱來完成。本文主要論述了該工藝方法的原理，焊接設備和焊接參數，也介紹了它的應用。關鍵詞：瞬時；液相；擴散焊；非晶1概述擴散焊是將兩個待焊工件緊壓在一起，并置于真空或保護氣氛爐內加熱，使兩焊接表面微小的不平處產生微觀塑性變形，而達到緊密接觸，在隨后的加熱保溫中，原子間相互擴散而成冶金連接的焊接方法，通常這類擴散焊稱之謂固相擴散。它的

3、特點是待焊表面質量要求高，焊接時間較長，接頭質量不穩(wěn)定。隨著擴散焊工藝的發(fā)展，出現了瞬間液相擴散焊，它可降低待焊表面制備的質量要求，減少焊接時間，提高接頭質量的穩(wěn)定性。它常在待焊的表面間加一層有利于擴散的中間材料，該材料在加熱保溫中熔化，并形成少量的液相，這些液相金屬可填充縫隙，也使液相中的某些元素向母材擴散，最后形成冶金連接。２瞬間液相擴散焊的特點1)該方法的表面平備要求不高，其粗糙度為40μm左右。€€2)焊接時間短，對于管徑小于80mm的低碳鋼管對焊，焊接時間為２．５mm。€€3)裝備輕，自動化程度高，

4、適合于現場焊接，也適合于室內焊接。4)接頭質量可靠。３瞬間液相擴散焊的原理［１］［２］€€３．１瞬間液相擴散焊的示意圖由圖1可知這里有二段待焊鋼管，中間夾著中間層材料，如BNi2，厚度約0.04mm，鋼管軸向加壓力F，感應圈通入感應電流加熱，并加隋性氣體保護其焊縫。焊接溫度由紅外測溫儀檢測，并控制焊接過程。３．２瞬間液相擴散焊的過程€€該過程可分為三個階段：1)第一階段，液相形成。在焊接之間將中間層材料夾在焊件間，并加上一定的焊接壓力，使焊件與中間層材料緊密接觸。在保護氣體保護下進行加熱，直至中間層材料液化和

5、填滿間隙。€€2)第二階段，等溫凝固。當液相形成并填滿焊縫間隙后，進入保溫期，它使液固相之間進行充分的擴散。由于液相中使熔點降低的元素大量擴散到母材內，而母材中的一些元素向液相中溶解，因此使液相的熔點逐步升高而凝固，最后形成接頭，由于液相的凝固過程是在保溫中完成的，故被稱為等溫凝固。€€3)第三階段，接頭均勻化。由等溫凝固形成的接頭成份很不均勻，為獲得成份和組織均勻化的接頭，需要繼續(xù)保溫擴散來完成。上述三個階段也可以用瞬間液相擴散焊過程示意來表示。如圖2所示。４瞬間液相擴散焊的焊接參數及其影響［３］€€瞬間液

6、相擴散焊的主要參數有：焊接溫度，保溫時間，焊接壓力，焊接表面粗糙度。它們對接頭抗拉強度的影響如圖3所示。€€1)瞬間液相擴散焊接加熱溫對接頭抗拉強度的影響如圖3(a)所示。即當焊接溫度Ｔ＜１０５０℃時，在固液相界面上有B、Si元素積聚，接頭強度較低；在Ｔ＝１０５０℃時，Si元素被母材吸收，接頭強度上升；Ｔ＝１２００℃時，B在固液相界面上完全消失，接頭抗拉強度達到穩(wěn)定值。€€2)瞬間液相擴散焊保溫時間對接頭抗拉強度的影響如圖3(b)所示。當保溫時間t為0.5mm時，接頭抗拉強度較低；當保溫時間t≥1mm時，接頭

7、強度達到穩(wěn)定值，其原因是B、Si等元素擴散較充分所致。€€3)瞬間液相擴散焊中焊接壓力對接頭抗拉強度的影響如圖3(c)所示。選定加熱溫度T為1110℃，加熱時間t為1mm，焊接表面粗糙度為20μｍ時，當焊接壓力Ｆ＞３?。蚉ａ時，可獲得穩(wěn)定的抗拉強度值。€€4)瞬間液相擴散焊中，焊接表面粗糙對抗拉強度的影響如圖3(d)所示。選定加熱溫度為Ｔ＝１１１０℃，ｔ＝６０　s，焊接壓力為3Mpa，當表面粗糙度小于40μｍ時，接頭抗拉強度值穩(wěn)定。５瞬間液相擴散焊的應用1)低碳鋼管，低合金高強鋼管或捧料的對接焊。€€2)不銹

8、鋼管或捧料對接焊。€€3)異種金屬材料鋼件的對接焊。€€4)鑄鐵件的對接焊。６結束語€€瞬間液相擴散焊是在20世紀90年代發(fā)展起來的焊接方法，首先在日本等國家被開發(fā)和應用，實踐表明：該工藝方法具有高效、快速等特點，特別適用于固定位置的對接焊，因而它具有廣泛的應用前景。