材料固相焊接方法基本知識大全

1、 固相焊重點總結：1、擴散連接：壓力焊一種變形。相互接觸的表面，在高溫和壓力的作用下，被連接表面相互靠近，局部發(fā)生塑性變形，經一定時間后保證結合層原子間相互擴散，形成整體水平上的可靠連接。2、擴散焊分類：根據(jù)保護氣氛分為一一氣體保護擴散連接、真空擴散連接、溶劑保護擴散連接；根據(jù)物質的存在形態(tài)分為一一固態(tài)、液相、超塑成型、燒結-擴散連接；根據(jù)是否添加中間層分為一一直接、間接擴散連接。3、擴散連接方法特點：優(yōu)點一一1）接合區(qū)域無凝固（鑄造）組織，不生成氣孔、宏觀裂紋等熔焊時的缺陷。2）同種材料接合時，可獲得與母材性能相同的接頭，幾乎不存在殘余應力。3）可以實現(xiàn)難焊材料的連接。對于塑性差或熔點高的同

2、種材料、互相不溶解或在熔焊時會產生脆性金屬間化合物的異種材料（包括金屬與陶瓷），擴散連接是可靠的連接方法之一。4）精度高，變形小，精密接合。5）可以進行大面積板及圓柱的連接。6）采用中間層可減少殘余應力。缺點1）無法進行連續(xù)式批量生產。2）時間長，成本高。3）接合表面要求嚴格。4）設備一次性投資較大，且連接工件的尺寸受到設備的限制。4、擴散連接原理及過程：三階段一一A、物理接觸及氧化膜去除；B、接觸表面的激活-擴散-反應階段；C、形成可靠的連接接頭階段（擴散層擴張）。5、擴散機制：空位、換位、間隙、位錯、晶界、表面擴散機制。6、擴散影響因素：擴散溫度、基體金屬的性質、擴散元素的性質、擴散元素的

3、濃度、合金元素、晶格類型、固溶體類型、晶體缺陷、磁性轉變、其它因素。成分7、液相擴散連接原理及過程：該方法也稱瞬時液相擴散連接（TransientLiquitPhase），通常采用比母材熔點低的材料作中間夾層，在加熱到連接溫度時，中間層熔化，在結合面上形成瞬間液膜，在保溫過程中，隨著低熔點組元向母材的擴散，液膜厚度隨之減小直至消失，再經一定時間的保溫而使成分均勻化一一液相形成、等溫凝固過程、成分均勻化。液相擴散連接過程示意圖a）形成液相b）低熔點元素向母材擴散c）等溫凝固d）等溫凝固結束e）成分均勻化8、固相擴散連接設備及組成：真空擴散連接設備一一真空室，抽真空、加熱、加壓、測量與控制、冷卻等

4、系統(tǒng)；電阻輻射加熱真空擴散焊機下壓頭、上壓頭、加熱器、真空爐體、傳力桿、機架、液壓系統(tǒng)、真空系統(tǒng)；感應加熱擴散焊機高頻電源、加壓系統(tǒng)、真空室、感應圈、真空系統(tǒng)；超塑成形擴散連接設備一一上下金屬平臺、爐殼、導筒、立柱、油缸、上下模具、氣管、活動爐底。8、固相擴散連接參數(shù)：連接溫度、保溫時間、連接壓力、環(huán)境氣氛、表面狀態(tài)、中間層。9、中間層作用：1）改善表面接觸，減小擴散連接時的壓力。同時，中間層材料的加入，使界面的濃度梯度變大，促進元素的擴散，加速擴散空洞的消失；2）可以抑制夾雜物的形成，促進其破碎或分解；3）改善冶金反應，避免或減少形成脆性金屬間化合物和有害的共晶組織；4）可以降低連接溫度，減

5、少擴散連接時間；5）控制接頭應力，提咼接頭強度。10、中間層選擇原則：1）容易塑性變形，熔點比母材低。2）物理化學性能與母材的差異比被連接材料之間的差異小。3）不與母材產生不良的冶金反應，如不產生脆性相或不希望出現(xiàn)的共晶相。4）不引起接頭的電化學腐蝕。11、摩擦焊:利用焊件接觸面相互摩擦所產生的熱能，使接觸面達到熱塑性狀態(tài)，然后迅速頂鍛，完成焊接的一種壓力焊方法。12、摩擦焊分類：連續(xù)驅動慣性攪拌相位徑向線性軌跡嵌入摩擦焊。13、摩擦焊特點：特點（優(yōu)點）一一接頭質量高、焊接材料范圍廣，可焊接異種材料、焊接時間短，生產率高，無需保護、工件尺寸精度高，重復性好、熱量集中，熱影響區(qū)小、易于實現(xiàn)自動化

6、，無需填充材料，高效低耗清潔；缺點設備復雜、投資大、截面形狀對稱。14、摩擦焊原理及過程：初始摩擦、不穩(wěn)定摩擦、穩(wěn)定摩擦、停車、純頂鍛五個階段。15、摩擦焊工藝參數(shù)：轉速、摩擦壓力F、摩擦時間、頂鍛力和頂鍛時間、制動時間等。16、摩擦焊接頭設計原則：對旋轉式摩擦焊，至少有一個是圓形截面；為了夾持方便牢固，保證焊接過程穩(wěn)定，應盡量避免設計薄管薄板接頭；一般傾斜接頭應與中心線成30-45斜面；對鍛壓溫度或熱導率相差較大的材料，為了使兩個零件的鍛壓和頂鍛相對平衡，應調整截面的相對尺寸；對大截面接頭，為了降低摩擦加熱時的扭矩和功率峰值，采用端面?zhèn)冉堑霓k法可使焊接時接觸面積逐漸增加；如要限制飛邊流出，應

7、預留飛邊槽；對于棒-棒和棒-板接頭，中心部位材料被擠出形成飛邊時，要消耗更多的能量，而焊縫中心部位對扭矩和彎曲應力的承擔又很少，所以如果工作條件允許，可將一個或兩個零件加工成具有中心空洞，這樣既可用較小功率的焊機，又可提高生產率；采用中心部位突起的接頭，可有效避免中心未焊合；摩擦焊應避免滲碳、滲氮等；為了防止由于軸向力（摩擦力、頂鍛力）引起的滑退，通常在工件后面設置擋塊；工件伸出夾頭外的尺寸要適當，被焊工件應盡可能有相同的伸出長度。17、材料摩擦焊接性影響因素：互溶性、氧化膜、力學與物理性能、碳當量、高溫活性、脆性相的產生、摩擦因數(shù)、材料脆性。18、攪拌摩擦焊特點：優(yōu)點一一接頭質量高，不易產生

8、缺陷、不受軸類零件設計、易于實現(xiàn)機械化和自動化、焊接成本低，效率高、焊接變形小，焊件尺寸精度高、綠色焊接；缺點一一材料焊接厚度受到焊具的限制、長距離焊縫焊接，攪拌頭磨損嚴重、焊接速度受限、需要特定夾具，剛性夾持，靈活性較差。19、攪拌摩擦焊工藝參數(shù)：轉速、焊接速度、軸向壓力、傾角。20、超聲波焊（Ultrasonicwelding）：利用超聲波的高頻振動，在靜壓力的作用下，將彈性振動能量轉變?yōu)楣ぜg的摩擦功和形變能，對焊件進行局部清理和加熱焊接的一種壓焊方法。主要用于連接同種或異種金屬、半導體、塑料及金屬陶瓷等材料。21、超聲波焊分類：點焊、環(huán)焊、縫焊、線焊；兩種形式：一類是振動能由切向傳遞到

9、焊件表面而使焊接界面產生相對摩擦，這種方法適用于金屬材料的焊接；另一類是振動能由垂直于焊件表面的方向傳入焊件，主要用于塑料材料的焊接。22、超聲波焊特點：優(yōu)點一一可焊的材料范圍廣，可用于金屬與金屬、高導電、高導熱材料、難熔金屬、性能相差懸殊的異種金屬的焊接、金屬與非金屬、塑料等材料的焊接；焊件不通電，不外加熱源，被焊金屬不熔化，不形成鑄態(tài)組織或脆性金屬間化合物；焊接區(qū)金屬物理和和力學性能不發(fā)生宏觀變化，接頭的靜載強度和疲勞強度較高，且穩(wěn)定性好；可焊大厚度比及多層箔片的特殊結構件；對工件表面焊前的準備要求不嚴格，焊后無需進行熱處理；焊接所需電能少，工件變形小。缺點一一目前僅限于焊接絲、箔、片等細

10、薄件；接頭形式僅限于搭接；焊點表面容易因高頻機械振動而引起邊緣的疲勞破壞，對焊接硬而脆的材料不利；目前缺乏對焊接質量進行無損檢測的方法和設備，因而大批量生產困難。23、超聲波焊接原理及過程：（原理）當金屬構件焊接時，伴隨界面的物理冶金過程，原子產生結合與擴散，整個焊接過程沒有電流流經焊件，也沒有火焰或電弧等熱源的作用，而是一種特殊的焊接過程，具有摩擦焊、擴散焊或冷壓焊的某些特征。當塑料材料進行連接時，由于兩焊件界面處的聲阻大，產生局部高溫，致使接觸面迅速熔化，在壓力的作用下使其融合為一體；當超聲波停止作用后，讓壓力持續(xù)幾秒鐘，使其凝固定型，形成堅固的分子鏈，達到焊接的目的，其接頭強度和母材相近。三階段為摩擦、應力與應變過程、固相焊接；三要素：振動剪切力、靜壓力、溫升；焊縫形成：擴散或再結晶，流變引起的機械咬合。24、超聲波焊接工藝參數(shù)：超聲功率、振動頻率、振幅、靜壓力、焊接時間。25、超聲波焊接設備及組成：點焊機、縫焊機、環(huán)焊機和線焊機，超聲波塑料焊機；組成：超聲波發(fā)生器、聲學系統(tǒng)、加壓機構、程序控制器。26、爆炸焊：（explosivewelding）是以炸藥作為能源，利用爆炸時產生的沖擊力，使焊件發(fā)生劇烈碰撞、塑性變形、熔化及原子間相互擴散，從而實現(xiàn)