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压力焊接不使用过渡金属,而是通过压力将要焊接的材料的接触面熔融焊接。压力扩散焊主要分为电阻焊和扩散焊。
A电阻焊
电阻焊接是将金属被焊接材料组合而压接在两个铜电极间,在焊接材料相互压接情况下,利用在被焊接材料中流过大电流、在工件接头的接触面及接近区域中流过高强度的电流而产生的电阻热效应一种将加热至熔融或塑性状态的被焊接材料结合的焊接方法。该电阻焊通常被称为点焊,广泛用于真空室内部件的焊接。特点是:焊点牢固,无污染,不影响真空系统达到超高真空状态。缝焊是点焊的发展形式,可焊接厚度小于2mm的叠层金属件,接头牢固。
B真空扩散焊
a真空扩散焊接原理及应用特点
真空(保护气体)扩散焊接技术是在一定真空度条件下或保护气氛(氢、氩等)保护下,将两个平坦且有光泽的被焊接表面加热到一定的温度,在不添加任何焊料或中间金属的情况下,在温度和压力的同时作用下微塑流变发生后利用互密焊料接触表面形成电子、原子或分子的互扩散转变、离子键、金属键或共价键,保温一定时间,使焊接区成分、组织均匀化,达到完整的冶金连接过程。由此可知,扩散焊接主要是在焊接表面发生微塑性流变后紧贴,使原子之间大量扩散而实现焊接。它能完成其他焊接方法无法实现的焊接作业,并且能实现熔化、高熔点金属及非金属等异种材料之间的焊接,它们都能得到优质的焊接接头。其特征在于扩散焊的焊接面需要氧化物、油脂等真空扩散焊:(1)焊接过程是在完全没有液相或只有极小过渡相参与的情况下形成接头后进行扩散处理的过程。焊缝的成分和组织可完全与基体一致,接头内不留铸态组织,原界面完全消失,因此可保持原基金属的物理、化学和力学性能。(2)扩散焊接由于基体不过热或熔融,所以可以焊接所有金属和非金属材料,而不损害被焊接材料的性能。特别是适合焊接的一般焊接方法难以实现,或可焊接但性能和结构在焊接过程中容易受到严重破坏的材料,如分散强化的高温合金、纤维强化的硼-铝复合材料等。(3)可以进行不同类型的焊接,包括不完全匹配的冶金材料,例如异种金属、金属和金属的密封,并且可以区分更大的材料。(4)可焊接结构复杂、厚度大不相同的工件。(5)加热均匀,焊接件不变形,不产生残余应力,使工件保持高精度的几何尺寸和形状。
真空扩散焊的具体应用:铝合金与不锈钢焊接,钛合金与95%氧化铝金属封接无氧铜,镀镍可伐及蒙合金与95%氧化铝金属封接及99.5%氧化铝封接。这些材料的主要特点是材料对氧的亲和性大,形成稳定致密的氧化膜,特别是在高温状态下对气体具有较大的化学活性,晶体组织和性能容易发生变化。另外,强吸气现象,特别是对氧和氮更严重等,焊接钛合金时遇到的主要困难也是其特征。
b真空扩散焊接工艺
首先,对工件的表面进行精密加工,预先研磨研磨,加工符合要求的表面粗糙度,然后清洗工件。清洗工序是为了除去材料表面的油脂、氧化膜及其他吸附层,这是获得优质接头的最大障碍,因此优选将焊接工件在HNO2-HF溶液中酸洗,将清洗后的工件放入烘箱中进行烧成。组装工件时,必须将平整光滑的焊接面紧贴、定位、压缩,组装完成后进入真空室内,当真空度达到所需数值时,焊接设备开始升温、加压,进行扩散焊接。
温度、压力、时间是真空扩散焊的重要参数,这些参数影响材料的性能和组织转换的动力学,因此必须根据对不同焊接材料和工件的要求合理选择,其中焊接温度是决定焊接质量最有影响的因素。以钛合金(Ti-6%al-4%)材料的扩散焊接技术为例,a-型钛合金的温度为β型钛合金的转变温度低约42~56℃,Ti-6%al-4%v钛合金的最佳扩散焊接温度为927~945℃(B型钛合金的转变温度为996℃)。真空扩散焊时,应注意材料过热。否则,由于晶粒变大,接头的强度和塑性降低。压力应根据工件表面的不同粗糙度进行选择,一般选择4.9~9.8MPa。焊接时间应根据焊接材料扩散系数的大小、表面状态、力学性能以及温度和压力的数值来确定。
扩散焊接时的工作真空度也是重要的工艺参数。试验结果表明,钛对氧的亲和力较大,但在13.3Pa的真空度条件下可获得光滑的焊接表面。为了得到优质且高性能的焊接接头,将焊接动作真空度保持在10-1Pa以上是适当的。