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1、“毛細現(xiàn)象潤濕優(yōu)缺點釬焊方法未來趨勢釬焊工藝釬料發(fā)展真空度應用”真 空 釬 焊 1.真空釬焊2.真空釬焊發(fā)展3.潤濕與毛細現(xiàn)象4.真空釬焊與普通釬焊5.釬料與基體的相互作用6.真空釬焊爐7.釬焊夾具8.真空釬焊優(yōu)點CONTENTS目 錄 真空釬焊釬 焊 屬 于 固 相 連 接 ， 釬 焊 時 母 材 不 熔 化 ， 由 于 采 用 比 母 材熔 化 溫 度 低 的 釬 料 ， 加 熱 溫 度 采 取 低 于 母 材 固 相 線 而 高 于 釬 料液 相 線 的 一 種 連 接 方 法 。 當 被 連 接 的 零 件 和 釬 料 加 熱 到 釬 料 熔化 ， 利 用 液 態(tài) 釬 料 在 母 材

2、表 面 潤 濕 、 鋪 展 與 母 材 相 互 溶 解 和 擴散 和 在 母 材 間 隙 中 潤 濕 、 毛 細 流 動 、 填 縫 與 母 材 相 互 溶 解 和 擴散 而 實 現(xiàn) 零 件 間 的 連 接 。 真 空 釬 焊 作 用 原 理 與 普 通 釬 焊 相 似 ， 所 不 同 的 是 整 個 焊 接過 程 是 在 真 空 氛 圍 下 完 成 。 而 且 清 除 表 面 氧 化 膜 的 方 法 也 截 然不 同 ， 普 通 釬 焊 借 助 焊 劑 或 介 質(zhì) 氣 體 清 除 氧 化 膜 ， 而 真 空 釬 焊是 借 助 真 空 環(huán) 境 下 與 不 同 的 作 用 機 理 清 除 氧 化

3、 膜 。 釬 焊 種 類 釬 焊 方 法 通 常 按 熱 源 或 加 熱 方 法 來 分 類 ,目 前 具有 工 業(yè) 應 用 價 值 的 釬 焊 方 法 有 : 火 焰 釬 焊 ; 爐 中 釬 焊 (真 空 、 保 護 氣 體 ); 感 應 釬 焊 ; 電 阻 釬 焊 ; 浸 漬 釬 焊 ; 紅 外 線 聚焦 釬 焊 。無 論 哪 一 種 方 法 ,釬 料 的 熔 點 都 高 于 450 、 低 于 基 體 金屬 的 液 相 線 ,釬 料 借 助 毛 細 吸 力 分 布 于 密 切 配 合 的 連 接 表 面 之間 。 真空釬焊的發(fā)展1958年 ， 美 國 Ipsen公 司 首 先 研 制 成

4、 功 真 空 密 封 高 速 風扇 電 機 惰 性 氣 體 循 環(huán) 真 空 爐 ,有 強 冷 卻 功 能 。 該 種 新 型 真 空 爐的 投 入 使 用 ， 為 真 空 釬 焊 技 術 在 各 個 領 域 內(nèi) 的 廣 泛 應 奠 定 了物 質(zhì) 基 礎 。我 國 真 空 釬 焊 技 術 應 用 較 晚 ,自 20世 紀 70年 代 后 期 開 始 ,在 研 制 、 開 發(fā) 、 使 用 和 發(fā) 展 真 空 釬 焊 技 術 方 面 取 得 很 大 的 進展 ,目 前 ,真 空 釬 焊 工 藝 在 航 空 、 航 天 、 原 子 能 、 電 氣 儀 表 、 石 化 、 汽 車 、 工 具 等 領 域

5、 中 得 到 了 推 廣 和 普 及 。 潤 濕lg ls gs潤濕角的余弦值表征了體系潤濕與鋪展能力的強弱。cos=1時，稱為完全潤濕；0cos1時，稱為潤濕；-1cos0時，稱為不潤濕；cos=-1時，稱為完全不潤濕。 毛細現(xiàn)象是指液體在潤濕或不潤濕情況下，沿細微縫隙上升或下降的現(xiàn)象。毛細現(xiàn)象是分子間作用力的表現(xiàn)。在生活中如酒精燈的燈芯脫脂棉吸酒精、植物吸水等。液體在垂直的細管中時液面呈凹或凸狀、多孔材質(zhì)物體能吸收液體都是毛細現(xiàn)象。毛 細 現(xiàn) 象A液體B液體C材料D材料 釬 焊 時 金 屬 表 面 的 氧 化 膜 影 響 液 態(tài) 釬 料 對 基 體 金 屬 的 潤 濕 性 。釬 焊 過 程

6、 中 ,如 果 不 能 有 效 地 除 去 基 體 金 屬 表 面 的 氧 化 膜 ,就 難 以 形成 優(yōu) 質(zhì) 釬 焊 接 頭 。 不 同 的 釬 焊 方 法 采 用 不 同 的 除 氧 化 膜 和 防 氧 化 措施 。 一 般 釬 焊 方 法 都 是 以 釬 劑 的 化 學 作 用 或 者 以 還 原 氣 氛 的 還 原 作用 來 去 除 氧 化 膜 的 。真 空 釬 焊 雖 然 沒 有 釬 劑 的 化 學 作 用 和 還 原 性 氣 氛 的 還 原 作 用 ,不 過 ,真 空 降 低 了 釬 焊 區(qū) 的 壓 強 ,可 以 除 去 焊 件 表 面 的 氧 化 膜 ,保 護 焊件 不 被 氧

7、化 。 這 樣 在 真 空 氣 氛 中 針 焊 就 能 夠 獲 得 高 強 度 、 光 亮 致 密的 接 頭 。真空釬焊與普通釬焊 真空釬焊與普通釬焊氧化膜氧化膜加熱 加熱釬料釬劑釬料氧釬劑釬劑反應物釬料 氧化物1360K時的分解壓力CuO 478NiO 10-3CoO 10-5Fe2O3 10-7MoO2 10-7WO2 10-8CrO3 10-8SiO 2 10-11 金屬元素在10-2Pa時的蒸發(fā)溫度Mn 790Al 808Cr 992Cu 1035Si 1115B 1140Fe 1194Ti 1249分解、揮發(fā) 液 態(tài) 釬 料 如 果 能 夠 潤 濕 基 體 金 屬 ,則 在 毛 細

8、作 用 下 填 滿 接 頭 間 隙 ,形 成 釬 焊 接 頭 此時 ,能 否 形 成 優(yōu) 質(zhì) 的 釬 焊 接 頭 ,還 要 根 據(jù) 液 態(tài) 釬 料 與 基 體 金 屬 之 間 的 作 用 來 決 定 。1)釬 料 元 素 向 基 體 金 屬 的 擴 散 釬 焊 時 ,釬 料 中 合 金 元 素 會 從 高 濃 度 向 低 濃 度 擴 散 ,擴 散 量 和 擴 散 速 度 除 與 元 素 的 濃 度 梯 度 有 關 外 ,還 與 擴 散 面 積 和 擴 散 時 間 成 正 比 。 擴散 系 數(shù) 隨 著 溫 度 的 升 高 而 增 加 。 擴 散 結 果 ,在 靠 近 基 體 金 屬 的 釬 縫

9、附 近 形 成 固 溶 體 ,這是 釬 焊 時 希 望 得 到 的 釬 焊 接 頭 組 織 。 當 釬 料 元 素 能 與 基 體 金 屬 形 成 共 晶 體 時 ,釬 料 組元 會 向 基 體 金 屬 的 晶 界 擴 散 。 其 擴 散 量 隨 著 元 素 在 基 體 中 溶 解 度 的 減 小 而 增 大 。 釬料 元 素 擴 散 至 基 體 晶 界 ,形 成 的 低 熔 共 晶 體 叫 做 晶 間 滲 入 。 由 于 它 較 脆 ,對 接 頭 性 能 有不 良 的 影 響 。2)若 體 金 屬 在 液 態(tài) 釬 料 中 溶 解 如 果 基 體 金 屬 和 液 態(tài) 釬 料 是 互 溶 的 ,

10、在 釬 爆 過 程 中 ,一 部 分 基 體 金 屬 有 可 能 溶 解 于 針 料 中 。 只 要 溶 解 量 在 適 當 的 范 圍 內(nèi) ,對 于 接 頭 性 能 是有 利 的 。 但 溶 解 量 不 適 當 時 ,則 使 鉀 料 的 熔 點 提 高 ,從 而 產(chǎn) 生 焊 不 透 等 缺 陷 。 基 體 金 屬如 過 多 地 溶 解 到 釬 料 中 ,則 在 基 體 金 屬 上 就 會 出 現(xiàn) 凹 陷 ,甚 至 溶 穿 的 現(xiàn) 象 。 這 種 缺 陷 叫做 溶 蝕 ,必 須 避 免 。影 響 基 體 金 屬 在 液 態(tài) 釬 料 中 溶 解 的 因 素 有 （ 1） 釬 焊 溫 度 （ 2）

11、 保 溫 時 間 （ 3） 與合 金 狀 態(tài) 有 關 3)針 縫 組 織 (1)在 合 金 狀 態(tài) 圖 上 ,如 果 基 體 金 屬 能 與 釬 料 形 成 固 溶 體 ,或 者 基 體 金 屬與 釬 料 合 金 的 基 體 元 素 相 同 ,則 可 得 到 固 溶 體 組 織 的 釬 焊 縫 。 這 些 釬 焊 接 頭 塑 性 好 ,強度 高 。 是 理 想 的 釬 焊 接 頭 組 織 。 (2)金 屬 間 化 合 物 組 織 金 屬 間 化 合 物 一 般 硬 而 脆 ,會 降低 接 頭 的 塑 性 和 強 度 。 特 別 是 當 化 合 物 形 成 連 續(xù) 層 時 ,影 響 更 大 。

12、因 此 ,應 盡 量 避 免 針縫 中 出 現(xiàn) 化 合 物 組 織 釬料與基體的相互作用 (4)加 熱 室 的 全 部 構 件 必 須 具 有 一 定 的機 械 強 度 和 熱 強 度 的 穩(wěn) 定 性 以 及 幾 何 形 狀 的穩(wěn) 定 性 (5)應 具 有 強 制 冷 卻 機 能 ,一 則 滿 足 某 些材 料 的 熱 處 理 要 求 ,二 則 縮 短 釬 焊 周 期(6)設 備 的 控 制 系 統(tǒng) 應 能 獲 得 理 想 的 空載 和 裝 載 時 的 特 性 曲 線(7)設 備 的 自 動 保 護 裝 置 應 先 進 可 靠 ,確保 安 全 。真空釬焊爐真 空 釬 焊 時 ,零 件 是 在

13、氧 分 壓 較 低 的 真 空 容 器 中 加 熱 、 保 溫 、 冷 卻 而 形 成 釬 焊 接 頭 的 。因 此 ,真 空 釬 焊 工 藝 對 設 備 有 如 下 要 求 :(1)加 熱 室 應 能 容 納 被 釬 焊 組 件 ;(2)爐 內(nèi) 真 空 度 應 能 滿 足 釬 焊 工 藝 要 求 ,尤 其 是 當 釬 料 中 含 蒸 汽 壓 高 的 元 素 時 ,設 備 應具 有 控 制 鉀 料 中 合 金 元 素 揮 發(fā) 的 能 力(3)加 熱 室 溫 度 應 能 精 確 控 制 和 自 動 調(diào) 節(jié) 釬 焊 時 釬 焊 零 件 應 裝 配 定 位 ,以 確 保 零 件 之 間 的 相 互

14、位 置 和 釬 焊 要求 的 接 頭 間 隙 。 釬 焊 夾 具 要 涉 及 到 釬 焊 零 件 的 固 定 、 裝 配 、 進 爐 、 釬 焊 、出 爐 整 個 過 程 ,夾 具 是 否 合 理 和 實 用 直 接 影 響 到 釬 焊 質(zhì) 量 。(1)夾 具 材 料 要 可 以 經(jīng) 受 釬 焊 溫 度 ,而 不 喪 失 強 度 ,不 變 形 和 放 出 氣 體 ,不 易 與 組 焊 件 產(chǎn) 生 合 金 反 應 ;釬焊夾具(2)重 視 夾 具 和 零 件 的 溫 度 膨 脹和 收 縮 ,在 釬 焊 溫 度 下 ,要 保 證 釬 焊 零件 具 有 合 適 的 接 頭 間 隙 ;(3)夾 具 要

15、保 證 釬 焊 區(qū) 的 熱 傳 導 ,引 起 的 熱 量 轉(zhuǎn) 移 對 零 件 的 穩(wěn) 定 加 熱 降 溫 產(chǎn) 生 干 擾 最 小 ,并 且 不 妨 礙 釬 料 的流 動 。 真空釬焊優(yōu)點同熔焊和其他類型的釬焊相比,真空釬焊具主要具有以下優(yōu)點:(1)在全部釬焊過程中,不使用釬劑,被釬焊零件處于真空條件下,不會出現(xiàn)氧化、增碳、脫碳及污染變質(zhì)等現(xiàn)象,釬縫成形美觀(2)釬焊時,零件整體受熱均勻,熱應力小,可將變形量控制到最小程度,可實現(xiàn)無余量加工和精密釬焊;(3)可一次釬焊多道鄰近的釬縫,或可以根據(jù)爐子的容量,同爐釬焊多個組件,提高釬焊效率,同時可將零件熱處理L序在釬焊工藝過程中同時完成,選擇適當?shù)拟F焊工藝參數(shù),還可將釬焊安排為最終工序,而得到性能符合設計要求的釬焊接頭。(4)可釬焊的基本金屬種類多,特別適宜釬焊鋁及鋁合金、鈦及鈦合金、不銹鋼、 高溫合金等。也適宜于鈦、鋯、鈮鉬、鎢、鉭等同種或異種金屬的釬焊。對于復合材料、陶瓷、石墨、玻璃、金剛石等材料也適用。(5)開闊了產(chǎn)品設計途徑,對帶有狹窄溝槽、極小過渡臺、盲孔的部件和封閉容器、形狀復雜的零組件均可采用,無需考慮由釬劑等引起的腐蝕、清洗、破壞等問題。