铝合金真空钎焊用低温铝基钎料的研究
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126研究与探索Research and Exploration ·工艺流程与应用中国设备工程 2023.12 (上)1 前言在航空工业领域中,涡轮导向叶片是重要的结构件之一。
由于其具有较高强度和刚度以及良好的抗冲击性能等特点,因此被广泛应用于飞机发动机上,并且也应用到了一些其他类型的机械加工中。
但是因为涡轮导向叶片自身存在较大的缺陷,所以很难保证加工出来的产品能够满足相关标准要求。
而通过采用真空技术可以有效地改善这种情况。
目前对于涡轮导向叶片来说,主要有两种焊接方法:一种是熔化极惰性气体保护焊(MIG);另一种则是钨极氩弧焊(TIG)。
前者属于传统的焊接方式,后者则属于新型的焊接方式。
虽然这两种焊接方式各有利弊,但都需要经过一定时间才能完成整个过程。
如果想提高生产效率,就必须缩短这一过程所消耗的时间,这样一来,就会导致生产成本大大增加。
因此,在实际工作中应该尽量避免使用这两种焊接方式。
目前我国正在大力推进航空事业的发展,所以对于航空器来说,其性能要求非常高,不仅仅只是能够正常飞行那么简单,还需要具备较好的稳定性与可靠性。
为了满足这些需求,涡轮导向叶片的制造技术也得到了快速提升。
但是,因为受到材料自身特性的限制,使得涡轮导向叶片很难实现整体化制造,只能采用分段加工再拼装的方法进行制造,从而降低了生产效率并且增大了制造难度。
在实际的工作过程中,涡轮导向叶片会受到较大的离心力作用,因此要保证它们不会出现变形问题。
如果想解决这一问题,就可以利用焊接技术,将导向叶片固定在一起形成一个完整的结构体。
目前,我国主要应用的是钎焊技术来完成这项任务,通过该技术可以有效地提高叶片的强度以及刚度,同时还具有良好的密封效果。
然而,由于涡轮导向叶片所承受的温度较高,所以对其表面质量提出了更高的要求。
传统的钎焊技术无法满足这样的条件,需要不断创新和完善才能够适应现代工业发展的趋势。
为了进一步提升叶片的性能,人们开始研究新型的钎焊材料,例如,镍基、钴基等。
铝合金的钎焊工艺(总31页)本页仅作为文档封面,使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March(二 〇 一 三 年 十 二 月本科科研训练论文 学校代码: 10128 学 号: 201020////题 目:铝合金的钎焊工艺 学生姓名:/// 学 院:材料科学与工程 系 别:材料成型及控制工程 专 业:材料成型及控制工程 班 级:材///班 指导教师:///摘要焊接是制造业的重要组成部分,应用广泛,发展迅速,在制造行业占有重要的地位。
我国是世界产钢、用钢大国,也是焊接大国。
随着高新技术和新工艺的不断出现,机械制造、安装、维修业也逐步向精细方向发展,对焊接技术的要求也越来越高。
近几年来,焊接的使用量迅速增加;焊接机械化自动化技术改造加快;焊接自动化率快速提高。
钎焊是用比母材熔点低的金属材料作为钎料,用液态钎料润湿母材和填充工件接口间隙并使其与母材相互扩散的焊接过程,这篇论文对钎焊焊接前的准备和焊接方法的做了设计,介绍了焊接所需的钎料和钎剂,给出了钎接接头形式以及接头的质量检测方法,在钎焊操作中应该注意的安全问题。
关键词:焊料,焊剂,钎焊接头,钎焊装置,钎焊气体AbstractWelding is an important part of the manufacturing industry, widely used, rapid development in the manufacturing industry occupies an important position. China is the world steel production, steel big country, but also the welding power. With the emergence of high-tech and new technology, machinery manufacturing, installation and maintenance industry is also gradually to the fine direction of welding technology requirements are also increasing. In recent years, the rapid increase in the amount of welding; welding mechanization and automation to accelerate technological innovation; welding automation rate rapidly increased. Brazing with a lower melting point than the base metal material is used as brazing filler metal, wetted with a liquid base material and the solder filling the gap and the interface to the work piece during welding and the base material inter diffusion, the paper prior to brazing welding preparation and welding methods to do the design, introduces the required solder and soldering flux, solder joints is given in the form of joint detection methods and the quality of the brazing operation should pay attention to security issues.Key words: Solder, Flux, Solder joints, Soldering equipment, Soldering gas目录第一章钎焊的基本知识 (1)1.1 焊接方法分类及金属材料的焊接性 (1)1.2 钎焊的概念 (2)1.3 钎焊的特点及应用 (3)1.4 钎焊常用的工艺和方法 (6)第二章焊接材料和焊剂 (7)2.1 焊接材料 (7)2.2 钎焊焊剂 (10)第三章焊接接头及其质量检测 (11)3.1 接头形式 (11)3.2 钎焊接头的缺陷及防治 (12)第四章焊接的过程 (15)4.1 焊接装置 (15)4.2 焊接气体 (15)4.3焊接前的准备 (16)4.4 焊接方法 (16)4.5 钎焊后的清洗 (17)4.6 钎焊操作中的安全与防护 (17)第五章关于铝钎焊工艺及其设备探讨 (18)5.1 铝钎焊工艺 (18)5.2 铝钎焊工艺的优缺点 (18)5.3 氮气保护铝钎焊设备的基本要求 (19)参考文献 (21)第一章钎焊的基本知识在高速发达的现代化工业中,金属成为了必不可少的材料,将这些金属材料做成工业产品,避免不了要进行连接,而焊接就是将这些零部件连接起来的一种主要的加工方法。
Al-Si-Cu-Zn钎料钎焊3003铝合金的接头组织及力学性能李小强;肖晴;李力;屈盛官【摘要】采用自制的Al-Si-Cu-Zn钎料对3003铝合金进行钎焊实验,利用X射线衍射、扫描电镜、能谱仪对接头微观组织和断口进行分析,并研究了钎焊温度对接头组织和性能的影响.结果表明:在540~580℃保温10min工艺下钎焊3003铝合金,均可获得良好的钎焊效果.钎焊接头均由钎缝中心区的α(Al)固溶体、θ(Al2Cu)金属间化合物、细小Si相和AlCuFeMn+ Si相,两侧扩散区的α(Al)固溶体与元素扩散层以及母材组成;钎焊接头室温剪切断裂于扩散区齿状α(Al)/钎缝中心区的交界面,断口主要呈脆性解理断裂特征.随着钎焊温度的升高,扩散区的α(Al)固溶体晶粒长大,接头结合界面犬牙交错;当钎焊温度为560℃,保温10min时,接头的室温抗剪强度达到最大值92.3MPa,约为母材强度的62.7%.【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2016(044)009【总页数】6页(P32-37)【关键词】铝合金;钎焊;铝基钎料;接头组织【作者】李小强;肖晴;李力;屈盛官【作者单位】华南理工大学国家金属材料近净成形工程技术研究中心,广州510640;华南理工大学国家金属材料近净成形工程技术研究中心,广州510640;华南理工大学国家金属材料近净成形工程技术研究中心,广州510640;华南理工大学国家金属材料近净成形工程技术研究中心,广州510640【正文语种】中文【中图分类】TG454铝合金由于密度小、力学性能良好、成形性能优异等优点,被广泛应用于航空航天、汽车、机械等行业[1,2]。
钎焊作为一种传统的连接技术,可以使被连接件的变形控制在极小的范围内,从而为结构复杂的铝合金制件的连接提供技术支撑。
铝合金目前常用的钎焊方法有火焰钎焊、气体保护钎焊和真空钎焊[3-5]。
火焰钎焊简便灵活,适用于小尺寸构件,但是加热过程中温度不易精确控制,难以保证接头质量,甚至可能烧坏被焊工件。
铝钎焊的过去、现在和将来Ralph A Woods博士萨帕技术中心顾问汽车上广泛使用的热交换器(包括汽车空调冷凝器、蒸发器、水箱散热器、油冷却器等部件)的发展经历了三个阶段。
20世纪70年代以前汽车使用的大多为铜制热交换器;20世纪70年代开始出现铝制热交换器。
铝质热交换器较之传统的全铜热交换器有热交换效率高,重量轻,节约成本,降低汽车油耗等特点,是20世纪末期汽车工业轻金属化的杰出典范。
第一代全铝热交换器为蛇形管结构,利用液压方法将铝管材机械胀管与散热片装配而成。
热交换器内部使用氟里昂作制冷剂。
1970年由法国的Sofic公司首先研制成功并投入批量生产。
与铜制热交换器相比,铝制热交换器的自重轻35~45%。
1978年Alcan公司发明了NOCOLOK无腐蚀钎剂焊接工艺。
随后日本古河铝业公司成功开发了高精度、高性能的铝合金钎焊散热片,成为第二代全铝热交换器??钎焊管带式热交换器生产的先驱。
20世纪90年代末期,随环保要求的日渐增高,全铝热交换器又向环保型发展。
与前面产品相比,最新一代全铝热交换器属环保型产品,它使用无氟制冷剂。
为保持热交换效率不下降,新型全铝热交换器被设计成平行流式结构,以保证高的热交换效率。
1介绍因个人需要而使用汽车在很多地方已经成为日常生活的一部分。
然而,世界范围内汽车使用的巨大增长已经引发了一系列的新问题。
这一系列问题中,汽车发动机污染对环境的影响相当重要。
因此,通过减轻车重和降低燃油消耗,人们一直在探索提高性能的改进措施。
此外,随着在车上度过的时间越来越长,人们也希望车内环境尽可能舒适。
为了适应这一要求,尤其是在那些环境温度和/或湿度高的地方,空调日益为人们所求。
因此,围绕着汽车发动机热交换器和空气调节部件,已经出现了大规模工业生产。
由于热交换器的生产处于空调领域的核心部分,空调热交换器的开发因而常常与发动机冷却部件的开发并行进行。
幸运的是,铝具有许多适合用于热交换器的理想特点。
2020年第21期真空钎焊是在真空条件下对已经装配好的组装件进行加热,利用真空条件下一系列的物理化学反应,实现去膜和润湿,形成钎焊件的一种高质量的连接工艺方法。
3A21铝合金真空钎焊产品应用范围广,种类多,不同的钎焊产品需要不同的真空焊接工艺。
由于真空钎焊工艺过程较为复杂,影响钎焊接头质量的工艺参数众多,真空钎焊工艺的正确性和合理性必须通过相应的试验加以验证,确保制定的真空钎焊工艺正确应用于生产。
1 确定焊接工艺要素的意义由焊接工艺评定规则可知,焊接工艺要素是焊接工艺评定的重要内容,当焊接工艺要素改变时就应重新进行焊接工艺评定。
因此,分析确定3A21铝合金真空钎焊的哪些焊接工艺因素是焊接工艺要素就成为3A21铝合金真空钎焊工艺评定的必要前提。
明确焊接工艺要素就可以避免每个工艺因素改变都要进行工艺评定,减少不必要的浪费。
2 焊接工艺要素的分析根据焊接工艺评定规则,结合3A21铝合金真空钎焊工艺的具体情况,把影响真空钎焊接头力学性能的焊接工艺因素定为焊接工艺要素,对接头力学性能无明显影响的工艺因素定为次要因素。
3A21铝合金真空钎焊焊接工艺一般分为钎焊件的焊前表面处理、零件的组装与焊料的添加、钎焊热循环三个步骤。
下面分别就钎焊工艺中各个因素对钎焊接头强度的影响进行分析,进而确定3A21铝合金真空钎焊工艺要素。
2.1 钎焊件的焊前表面处理钎焊件的焊前表面处理包括零件油污和有机物的去除、铝表面氧化膜的去除、表面处理后的保存。
①表面油污和有机物的去除。
零件上的油污和有机物在加热时会释放气体,并可能在零件表面留下残留物,从而影响真空钎焊时钎料的润湿。
去除方法主要有有机溶剂清洗、水基去油溶液化学清洗和电化学脱脂等。
无论哪种方法去除油污和有机物都是为了避免影响钎料对母材润湿,进而避免影响钎焊接头的强度,因此去除方法的改变为次要因素。
②铝表面氧化膜的去除。
去除氧化膜的方法有机械清理法、物理清除法和化学去除法。
机械方法是采用锉刀、砂纸、砂轮等方法清理表面氧化膜;物理清除法如超声波清洗等物理清理方法;化学去除是采用酸洗和碱洗的方法去除表面氧化膜。
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钎焊时,钎料该怎么选择的
我们都知道钎焊机焊接的时候都需要用我钎料、和钎剂方面等材料才能将工件焊接在一起,但我们应该怎么才能选择最实惠最有效的钎料呢?
钎料的选用应从使用要求。
钎料与母材的相互匹配以及经济角度等方面进行全面考虑:
从使用要求出发,对钎焊接头强度要求不高和工作温度要求不高的,可用软钎焊。
对在低温下工作的接头,应使用含Sn 量低的钎料。
要求高温强度和坑氧化性好的接头宜用Ni基钎料,但含B的钎料不使用于核反应堆。
对要求坑腐蚀性好的铝钎焊接头,应采用铝硅钎料钎焊,A1的软钎焊接头应采用保护措施。
用Sn92AgSBCu和Sn84.5AgSb钎料钎焊的铜接头的坑腐蚀性比用在AgPb97钎料钎焊的好,前者可用于在较高温度和高温强度条件下工作的工件。
对要求导电性好的电气零件,应选用含Sn量高的SnPb钎料或含Ag量高的Ag基钎料,真空密封接头应采用真空级材料。
此外,钎焊机加热方法对钎料选择也有一定的影响,从经济观点出发,应选用价格便宜的钎料。
如制冷机中铜管的钎焊,使用Ag基钎料固然质量很好,但是用铜磷银或铜磷锡钎料钎焊接头也不错,后者的价格要比前者便宜的多。