瞬間液相擴(kuò)散焊的原理及應(yīng)用

1、瞬間液相擴(kuò)散焊的原理及應(yīng)用瞬時(shí)液相擴(kuò)散焊是一種高效快速的焊接方法，已在管道、汽車和鋼筋等領(lǐng) 域獲得應(yīng)用。瞬時(shí)液相擴(kuò)散焊采用非晶態(tài)薄膜為填充材料，它的熔化和措施借 助于感應(yīng)器加熱來完成。本文主要論述了該工藝方法的原理，焊接設(shè)備和焊接 參數(shù)，也介紹了它的應(yīng)用。1概述擴(kuò)散焊是將兩個(gè)待焊工件緊壓在一起，并置于真空或保護(hù)氣氛爐內(nèi)加熱， 使兩焊接表面微小的不平處產(chǎn)生微觀塑性變形，而達(dá)到緊密接觸，在隨后的加 熱保溫中，原子間相互擴(kuò)散而成冶金連接的焊接方法，通常這類擴(kuò)散焊稱之謂 固相擴(kuò)散。它的特點(diǎn)是待焊表面質(zhì)量要求高，焊接時(shí)間較長，接頭質(zhì)量不穩(wěn) 定。隨著擴(kuò)散焊工藝的發(fā)展，出現(xiàn)了瞬間液相擴(kuò)散焊，它可降低待焊表面

2、制備 的質(zhì)量要求，減少焊接時(shí)間，提高接頭質(zhì)量的穩(wěn)定性。它常在待焊的表面間加 一層有利于擴(kuò)散的中間材料，該材料在加熱保溫中熔化，并形成少量的液相， 這些液相金屬可填充縫隙，也使液相中的某些元素向母材擴(kuò)散，最后形成冶金 連接。2瞬間液相擴(kuò)散焊的特點(diǎn)1）該方法的表面平備要求不高，其粗糙度為40 um左右。2）焊接時(shí)間短，對于管徑小于80 mm的低碳鋼管對焊，焊接時(shí)間為2.5 mm。3）裝備輕，自動(dòng)化程度高，適合于現(xiàn)場焊接，也適合于室內(nèi)焊接。接頭質(zhì)量可靠。3瞬間液相擴(kuò)散焊的原理1 23.1瞬間液相擴(kuò)散焊的示意圖圳岐材14令句n 感版圈(H成套瞬間液相擴(kuò)散牌圖+ e* c(b)焊接接頭局郡放大及元素?cái)U(kuò)散

3、示意圖由圖1可知這里有二段待焊鋼管，中間夾著中間層材料，如BNi2，厚度約0.04 mm,鋼管軸向加壓力F,感應(yīng)圈通入感應(yīng)電流加熱，并加隋性氣體保護(hù) 其焊縫。焊接溫度由紅外測溫儀檢測，并控制焊接過程。3.2瞬間液相擴(kuò)散焊的過程該過程可分為三個(gè)階段：第一階段，液相形成。在焊接之間將中間層材料夾在焊件間，并加上一定的焊接壓力，使焊件與中間層材料緊密接觸。在保護(hù)氣體保護(hù)下進(jìn)行加 熱，直至中間層材料液化和填滿間隙。2）第二階段，等溫凝固。當(dāng)液相形成并填滿焊縫間隙后，進(jìn)入保溫期，它 使液固相之間進(jìn)行充分的擴(kuò)散。由于液相中使熔點(diǎn)降低的元素大量擴(kuò)散到母材 內(nèi)，而母材中的一些元素向液相中溶解，因此使液相的熔點(diǎn)

4、逐步升高而凝固， 最后形成接頭，由于液相的凝固過程是在保溫中完成的，故被稱為等溫凝固。3）第三階段，接頭均勻化。由等溫凝固形成的接頭成份很不均勻，為獲得成份和組織均勻化的接頭，需要繼續(xù)保溫?cái)U(kuò)散來完成。上述三個(gè)階段也可以用瞬間液相擴(kuò)散焊過程示意來表示。如圖2所示。瞬間液相擴(kuò)散焊的焊接參數(shù)及其影響第二階敦,等溫凝固喀圖心第.三階段.接去均勾此咚圖第二階敦,等溫凝固喀圖心第.三階段.接去均勾此咚圖瞬間液相擴(kuò)散焊的主要參數(shù)有：焊接溫度，保溫時(shí)間，焊接壓力，焊接表面粗糙度。它們對接頭抗拉強(qiáng)度的影響如圖3所示。1）瞬間液相擴(kuò)散焊接加熱溫對接頭抗拉強(qiáng)度的影響如圖3（a）所示。即 當(dāng)焊接溫度TV 1 0 5

5、0 C時(shí)，在固液相界面上有B、Si元素積聚，接頭強(qiáng)度較低；在T= 1 0 5 0 C時(shí)，Si元素被母材吸收，接頭強(qiáng)度上升；T=1 2 0 0C時(shí)，B在固液相界面上完全消失，接頭抗拉強(qiáng)度達(dá)到穩(wěn)定值。瞬間液相擴(kuò)散焊保溫時(shí)間對接頭抗拉強(qiáng)度的影響如圖3(b)所示。當(dāng)保 溫時(shí)間t為0.5 mm時(shí)，接頭抗拉強(qiáng)度較低；當(dāng)保溫時(shí)間tN1 mm時(shí)，接頭強(qiáng)度 達(dá)到穩(wěn)定值，其原因是B、Si等元素?cái)U(kuò)散較充分所致。瞬間液相擴(kuò)散焊中焊接壓力對接頭抗拉強(qiáng)度的影響如圖3(c)所示。選 定加熱溫度T為1 110C，加熱時(shí)間t為1 mm，焊接表面粗糙度為20 um 時(shí)，當(dāng)焊接壓力F3 MPa時(shí)，可獲得穩(wěn)定的抗拉強(qiáng)度值。瞬間液相擴(kuò)散焊中，焊接表面粗糙對抗拉強(qiáng)度的影響如圖3(d)所示。 選定加熱溫度為T=1110C，t = 60 s，焊接壓力為3 Mpa，當(dāng)表面粗 糙度小于40 um時(shí)，接頭抗拉強(qiáng)度值穩(wěn)定。loco IIM 124）0 焊搓溫度3）焊接溫度對援女抗拉強(qiáng)度的影響保溫時(shí)間時(shí)接頭杭牲強(qiáng)度的影響梅）岸援壓力時(shí)挾頭瘋拉強(qiáng)度的彰響“ 偵局 表1訥11捷.阻I頃1加）焊接表面寇糙度對接頭抗拉 m 的彰響瞬間液相擴(kuò)散焊的應(yīng)用1）低碳鋼管，低合金高強(qiáng)鋼管或捧料的對接焊。2）不銹鋼管或捧料對接焊。3）異種金屬材料鋼件的對接焊。4）鑄鐵件的對接焊。結(jié)束語