真空热扩散焊在模具行业中的应用

真空扩散焊是一种新的焊接工艺，不经过传统的钎料辅助焊接就可以直接焊接两个或多个物体表面，焊后强度和焊接率更高。

对于模具行业来说，真空扩散焊接技术是一种革命性的创新应用，它将成为当今模具制造技术如3D打印或传统CNC加工不可替代的有效补充。例如，对于大型随行冷却模具的设计和制造，真空扩散焊接技术可以缩短模具设计周期，简化模具设计工序，不受材料种类的限制，提供模具的冷却效率和强度，降低模具设计制造成本以及最终用户的生产成本。

但是，真空扩散焊接技术在模具行业还处于初始应用阶段，模具设计人员需要尽快了解真空扩散焊接的基本原理和前后技术要求，进而运用真空扩散焊接的思维设计模具，体现真空扩散焊接技术在模具行业的最大价值。同时，设计者认为真空扩散焊接设备的质量也是决定采用扩散焊接工艺的模具质量和性能的决定性因素，如应明确设备的压力精度、温度平均温度性以及设备的技术重现性等。

访问国内三家知名模具厂，在交流过程中，模具企业提出了一些有关扩散焊接技术的问题，我们将对这些问题进行梳理，以下分享给大家。

1、真空扩散焊的基本原理

真空扩散焊是一种固体焊接，主要是在一定的温度和压力下，使两个物体或多个物体的接触表面塑性变形，在保温/保压或保温/加压一定时间后使焊接表面间的原子相互扩散，实现表面的冶金接合。

2、真空扩散焊的加工流程？

一般产品设计——零件加工——焊前清洗——组装——入炉扩散焊——出炉完毕（如需外形处理或表面处理，可再次进行CNC加工或热处理工艺）

3、在模具行业的典型应用有哪些。

模具追随水路及热流路系统分流板等

4、焊接前对材料需要做哪些处理。

材料不需要特殊处理，主要需要去毛刺，用超声波或酒精清洗表面，表面不得有油或脂质。

5、真空热扩散焊对材料有什么要求。例如，可以举出材料的性质、厚度、光泽度、平坦度等。

在真空扩散焊接中，原则上需要材料间的膨胀系数，特别是接近异种材料的材料。材料厚度可以小到微米级，具体厚度还必须取决于材料和产品的结构设计等。材料的表面光洁度一般为Ra0.6mm/Rz5级，平面度小于0.04mm。

6、材料焊后和原材料性能有哪些变化。

这是因为，材料本身不同的材料发生变化，扩散焊接的过程也是热加工的过程，也可以对包括微观结构影响和变化在内的材料进行热处理，但微观结构变化非常小，对材料的性能没有明显的影响。

7、焊接工件的整体使用寿命有哪些变化。

虽然使用寿命的变化很难说，但具体材料的具体产品分析是必要的，原则上比较长，例如需要真空钎焊。焊接后的强度可以达到总材料强度的90-95%。

8、焊接工件的机械加工性能和抛光性能如何。

焊接后工件的加工性能和抛光性能与原材料相同，不受影响。

9、真空炉的有效加工尺寸和焊接时间？

目前最大的有效加工尺寸可达900（宽）*1000（深）*500（高）mm，焊接时间取决于材料和产品结构等因素，原则上大多数产品的工艺时间在12小时以内。

10、真空扩散焊、钎焊及3D打印的区别？模具在什么情况下应选择真空扩散焊来加工模具镶件？真空扩散焊的优点是什么。

真空扩散焊和钎焊都属于焊接，两者最大的区别是钎焊需要钎料，扩散焊不需要，结果不用钎料的扩散焊产品焊后强度高，工艺设计更简单。三维印刷是一种激光烧结技术，产品强度因原材料的限制和工艺特点而达不到扩散焊后的强度，而且三维印刷的原材料范围有限，产品尺寸也受到限制。在中型、大型模具的情况下，适用于真空扩散焊接，在小型模具批量定量化的情况下，也可以考虑使用真空扩散焊接。因为真空扩散焊接设备可以在同一炉的相同工艺时间内同时完成多个产品的焊接。

对于模具强度要求高、焊接总面积大、水路加工难的产品，采用真空扩散焊接工艺较为适宜。

真空扩散焊金属粉末三维印刷的优点：

1、材料选择范围广，可直接使用标准型材料

2、工件尺寸大，最大尺寸可达900（宽）*1000（深）*500（高）mm

3、工件性能更好，如强度、耐腐蚀性等，冶金性能非常接近母材

4、生产效率更高，无论零件大小，工艺时间基本可以控制在12小时以内，而且一炉可加工多种产品。

11、如何判断和验证伴随扩散焊接加工的水路的顺畅化。

可以通过加压空气和通水等方法进行测试。

12、设备规格和最大可加工尺寸？

设备有效空间示例：200×200×200 mm，300×300×300 mm，300×500×250 mm，400×400×400 mm，600×800×600 mm，900×1500×根据500毫米或客户的要求，将产品尺寸定制为与设备空闲空间相同的尺寸。

13、影响企业真空扩散焊接工艺使用的制约因素有哪些。

真空扩散焊接技术对许多国内企业来说还是比较新的技术，尤其是民生产品，目前国内主要有部分军需品和前沿产品用于扩散焊接技术。

影响企业使用和推广的主要因素包括：。

1、对扩散焊接技术不了解，与自身相关的应用实例还很少

2、缺乏相关专业技术设计人员，现有产品或新产品难以使用扩散焊接工艺

3、认为设备投入成本大，但由于不了解扩散焊接工艺和设备运营，没有看到扩散焊接设备使用成本低、效率高的特点

4、高端产品需求量还不多，扩散焊接工艺主要针对结构复杂、对性能和应用环境要求较高的产品。

14、扩散焊接技术后材料的硬度如何变化。

具体材料的具体分析，如：扩散焊接工艺前气体淬火的不锈钢更硬，奥氏体不锈钢和铜变软。

15、扩散焊接技术对工件的焊前硬度有什么要求。

原则上，较软材料的表面有利于扩散焊接，具体产品需要具体分析。然而，客户可以在扩散焊接过程之后进行固化处理。

16、扩散焊1炉安装多个工件时，对工件高度差有要求吗。

如果工件位于同一平面上，建议高度差小于0.04毫米。如果不能避免自然高差，也可以采用间隔方式进行高度补偿。当工件重叠布置时，各工件之间的直径和平面尺寸需要具体情况的具体分析。