擴散焊教學課件.ppt

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1、1、原理擴散焊是指在一定的溫度和壓力下,被連接表面相互接觸,通過使局部發(fā)生微觀塑性變形,或通過被連接表面產(chǎn)生的微觀液相而擴大被連接表面的物理接觸,然后結(jié)合層原子間經(jīng)過一定時間的相互擴散,形成整體可靠連接的過程。第四章擴散焊11)同種材料擴散焊不加中間層的兩同種金屬直接接觸的擴散焊。這種類型的擴散焊,一般要求待焊表面制備質(zhì)量較高,焊接時要求施加較大的壓力,焊后接頭的成分、組織與母材基本一致。2)異種材料擴散焊異種金屬或金屬與陶瓷、石墨等非會屬的擴散焊。(存在問題)a.膨脹系數(shù)不同——結(jié)合面上出現(xiàn)熱應力;b.冶金反應——低熔點共晶組織

2、或脆性金屬間化合物;c.擴散系數(shù)不同——形成擴散孔洞;d.電化學性能不同——出現(xiàn)電化學腐蝕。2、擴散焊的分類23)加中間層擴散焊當用上述兩種方法難以焊接或效果較差時,可在被焊材料之間加入一層金屬或合金(稱為中間層),這樣就可以焊接很多難焊的或冶金上不相容的異種材料,可以焊接熔點很高的同種材料。4)固相擴散焊焊接過程中母材和中間層均不發(fā)生熔化或產(chǎn)生液相的擴散焊方法。5)液相擴散焊指在擴散焊過程中接縫區(qū)短時出現(xiàn)微量液相的擴散焊方法。有助于改善擴散表面接觸情況,允許使用較低的擴散焊壓力。33、擴散焊的特點(1)接頭質(zhì)量好;(2)零件變形

3、??;(3)可一次焊接多個接頭;(4)可焊接大斷面接頭;(5)可焊接其它焊接方法難于焊接的材料和工件;(6)與其他熱加工、熱處理工藝結(jié)合可獲得較大的技術經(jīng)濟效益(7)零件待焊表面的制備和裝配要求較高;(8)焊接熱循環(huán)時間長,生產(chǎn)率低;(9)設備一次性投資較大,焊件尺寸受到設備的限制(10)接頭連接質(zhì)量的無損檢測手段尚不完善優(yōu)點不足4擴散焊與熔焊、釬焊方法的比較工藝條件擴散焊熔焊釬焊加熱局部、整體局部局部、整體溫度0.5~0.8Tm母材熔點高于釬料溫度表面準備嚴格不嚴格嚴格裝配精確不嚴格不嚴格可焊材料金屬、非金屬金屬金屬、非金屬裂紋傾

4、向無強弱變形輕強輕接頭強度接近母材接近母材取決釬料強度54、擴散焊原理及擴散機制在金屬不熔化的情況下,要形成焊接接頭就必須使兩待焊表面緊密接觸,使之距離達到(1~5)×10-6mm以內(nèi),在這種條件下,金屬原子間的引力才開始起作用,才可能形成金屬鍵,獲得有一定強度的接頭。實際上,金屬表面無論經(jīng)什么樣的精密加工,在徽觀上總還是起伏不平的。6擴散焊過程第一階段:變形和交界面形成接觸點屈服和蠕變塑性變形壓力持續(xù)接觸面積增大,晶粒間連接。第二階段:晶界遷移和微孔的收縮和消除第三階段:體積擴散,微孔消除和界面消失7原子擴散基本規(guī)律(1)擴散系

5、數(shù)單位時間內(nèi)經(jīng)過一定平面的平均粒子數(shù)D=D0exp(E/RT)D—擴散系數(shù);E—擴散激活能;R—氣體常數(shù);D0—指數(shù)前系數(shù);T—絕對溫度(2)原子平均擴散距離x=(2Dt)0.5x—原子平均擴散距離;D—擴散系數(shù);t—擴散時間85、擴散焊設備(1)真空室由耐高溫材料圍成的均勻加熱區(qū),以保持設定的溫度,真空室外殼需要冷卻。(2)真空系統(tǒng)由擴散泵和機械泵組成,擴散泵可達到1.33x10-2Pa的真空度,加擴散泵后達1.33x10-5~1.33x10-4Pa。(3)加熱系統(tǒng)由感應線圈和高頻電源組成,按加熱方式可分為:感應加熱、輻射加熱和

6、接觸加熱。9(4)加壓系統(tǒng)擴散焊所施加的壓力較小,壓強可在1~100MPa范圍內(nèi)變化,當材料的高溫變形抗力較大,或表面粗糙、擴散焊接溫度較低時,需提高壓力。(5)測量與控制系統(tǒng)包括溫度、壓力、真空度及時間的控制和測量。(6)水冷系統(tǒng)一般通過水循環(huán)系統(tǒng)進行冷卻,防止系統(tǒng)過熱。105、擴散焊工藝(1)工件待焊表面的制備和清理a)表面機加工目的是為了獲得平整光潔的表面,保證焊接間隙極小,微觀上緊密接觸點盡可能的多。對普通金屬零件可采用精車、精刨(銑)和磨削加工,通常使粗糙度Ra≤3.2μm,Ra大小的確定還與材料本身的硬度有關,對硬度較

7、高的材料,Ra應更小,對加有軟中間層的固相擴散焊和液相擴散焊,以及熱等靜壓擴散焊粗糙度要求可放寬。11b)除油和表面浸蝕通常用酒精、丙酮、三氯乙烯或金屬清洗劑除油。有些場合還可采用超聲清洗凈化方法。(2)中間層的選擇a)中間層的作用改善表面接觸,降低對待焊表面制備質(zhì)量的要求,降低所需的焊接壓力。改善擴散條件,加速擴散過程,從而降低焊接溫度,縮短焊接時間.改善冶金反應,避免(或減少)形成脆性金屬間化合物和不希望有的共晶組織。避免或減少因被焊材料之間物理化學性能差異過大所引起的詞題,如熱應力過大,出現(xiàn)擴散孔洞等.12b)中間層材料應滿

8、足條件容易塑性變形;含有加速擴散或降低中間層熔點的元素,如硼、被、硅等;物理化學性能與母材差異較被焊材料之間的差異小;不與母材產(chǎn)生不良的冶金反應,如產(chǎn)生脆性相或不希望有的共晶相;不會在接頭上引起電化學腐蝕問題。13(3)焊接工藝參數(shù)a)溫度在一定的

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