3.2.1.5壓力擴散焊接

壓力焊是靠壓力使需焊接材料的接觸表面熔焊在一起,不用過渡金屬。壓力擴散焊接主要分電阻焊和擴散焊。

A電阻焊

電阻焊是將金屬被焊件組合后壓緊于兩銅電極之間,在焊接件相互壓緊的情況下,對被焊工件通以大電流,利用高強度的電流流經工件接頭的接觸面及鄰近區域所產生的電阻熱效應將其加熱到熔化或塑性狀態,從而將被焊件結合的一種焊接方法。這種電阻焊通常稱為點焊,廣泛用于真空室內零件的焊接。特點是:焊接點牢固,沒有污染,不影響真空系統達到超高真空狀態?？p焊是點焊的發展形式,可用來焊接厚度小于2mm的迭片金屬零件,而且接頭很牢固。

B真空擴散焊

a真空擴散焊接原理與應用特點

真空(保護氣體)擴散焊接技術是在**的真空度條件下或保護氣氛(氫、氬等)的保護下,將兩個平整光潔的待焊接表面加熱到**的溫度,在不加任何焊料或中間金屬的情況下,在溫度和壓力的同時作用下,發生微觀塑性流變后相互緊密接觸,利用焊件接觸表面的電子、原子或分子互相擴散轉移,并且形成離子鍵、金屬鍵或共價鍵,經一段時間保溫,使焊接區的成分、組織均勻化,以達到**的冶金連接過程。由此可見,擴散焊接主要是依靠焊接表面發生微觀塑性流變后,達到緊密接觸,使原子相互大量擴散而實現焊接的。它能夠完成用其他焊接方法難以實現的焊接工作,而且還可以實現溶解、高熔點金屬以及非金屬等異種材料之間的焊接,使它們均能獲得優質的焊接接頭。擴散焊接的焊面必須無氧化物和無油脂等真空擴散焊接的特點是:(1)焊接過程是在**沒有液相或僅有**過渡相參加的情況下形成接頭后再經擴散處理的過程。焊縫成分和組織可以**與基體一致,接頭內不殘留任何鑄態組織,原始界面**消失,因此能保持原有基金屬的物理、化學和力學性能。(2)擴散焊由于基體不過熱或熔化,因此幾乎可以在不破壞被焊材料性能的情況下,焊接**金屬和非金屬材料。特別適用于焊接一般焊接方法難以實現,或雖可焊接但性能和結構在焊接過程中容易受到嚴重破壞的材料,如彌散強化的高溫合金、纖維強化的硼-鋁復合材料等。(3)可焊接不同類型,甚至差別很大的材料,包括異種金屬、金屬與金屬封接等冶金上**互不相溶的材料。(4)可焊接結構復雜以及厚薄相差很大的工件。(5)加熱均勻、焊件不變形、不產生殘余應力,使工件保持較高精度的幾何尺寸和形狀。

真空擴散焊接的具體應用:鋁合金與不銹鋼的焊接;鈦合金與95%氧化鋁金屬封接的封接;無氧銅、鍍鎳可伐及蒙乃爾合金與95%氧化鋁金屬封接和99.5%氧化鋁的封接。這些材料的主要特點是材料對氧的親和力很大,并形成穩定致密的氧化膜,尤其是在高溫狀態下對氣體具有很大的化學活潑性,晶體組織及性能容易發生變化。另外,它還具有很強的吸氣現象,特別是對氧和氮更為嚴重等,這些特點是焊接鈦合金時遇到的主要困難。

b真空擴散焊接工藝

首先,對工件表面進行精細加工,經過預先研磨拋光,加工出合乎要求的表面粗糙度,然后將工件進行清洗。清洗的工序是為了除去材料表面的油脂、氧化膜及其他吸附層,因為這對獲得優質的接頭是**的障礙,較好的清洗方法是將焊接工件在HNO2-HF溶液中進行酸洗,然后把清洗好的工件放入烘箱中烘烤。裝配工件時必須使平整光滑的焊接面緊密貼合、定位、壓緊、裝配完畢后放入真空室內，當真空度達到所需要的數值時,焊接設備開始升溫、加壓,進行擴散焊接。

溫度、壓力、時間是真空擴散焊接的關鍵參數,這些參數對材料的性能和組織轉變的動力學均有影響,因此必須根據不同焊接材料和對工件的要求合理選取,其中焊接溫度是決定焊縫質量最有影響的因素。以鈦合金(Ti-6%al-4%)材料的擴散焊接工藝過程為例,對于a-型鈦合金,它的溫度要比β型鈦合金的轉變溫度約低42~56℃,Ti-6%al-4%v鈦合金**的擴散焊接溫度為927~945℃(B型鈦合金的轉變溫度為996℃)。真空擴散焊接時,應注意對材料的過熱度不能太大,否則會因晶粒長大而使接頭的強度和塑性降低。壓力應根據工件表面不同的粗糙度來選取,一般選擇4.9~9.8MPa。焊接時間要根據焊接材料擴散系數的大小、表面狀態、力學性能以及溫度和壓力的數值來確定。

擴散焊接時的工作真空度同樣是一個重要的工藝參數。試驗結果表明,雖然鈦對氧的親和力很大,但是在13.3Pa的真空度條件下就能得到光潔的焊接表面。為了獲得優質高性能的焊接接頭,焊接工作真空度保持在10-1Pa以上比較合適。