瞬間液相擴散焊的原理及應用

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

2、制備 的質(zhì)量要求，減少焊接時間，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散，最后形成冶金 連接。2瞬間液相擴散焊的特點1）該方法的表面平備要求不高，其粗糙度為40 um左右。2）焊接時間短，對于管徑小于80 mm的低碳鋼管對焊，焊接時間為2.5 mm。3）裝備輕，自動化程度高，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瞬間液相擴散焊的原理1 23.1瞬間液相擴散焊的示意圖圳岐材14令句n 感版圈(H成套瞬間液相擴散牌圖+ e* c(b)焊接接頭局郡放大及元素擴散

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,感應圈通入感應電流加熱，并加隋性氣體保護 其焊縫。焊接溫度由紅外測溫儀檢測，并控制焊接過程。3.2瞬間液相擴散焊的過程該過程可分為三個階段：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。在保護氣體保護下進行加 熱，直至中間層材料液化和填滿間隙。2）第二階段，等溫凝固。當液相形成并填滿焊縫間隙后，進入保溫期，它 使液固相之間進行充分的擴散。由于液相中使熔點降低的元素大量擴散到母材 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

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)保溫擴散來完成。上述三個階段也可以用瞬間液相擴散焊過程示意來表示。如圖2所示。瞬間液相擴散焊的焊接參數(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散焊的主要參數(shù)有：焊接溫度，保溫時間，焊接壓力，焊接表面粗糙度。它們對接頭抗拉強度的影響如圖3所示。1）瞬間液相擴散焊接加熱溫對接頭抗拉強度的影響如圖3（a）所示。即 當焊接溫度TV 1 0 5

5、0 C時，在固液相界面上有B、Si元素積聚，接頭強度較低；在T= 1 0 5 0 C時，Si元素被母材吸收，接頭強度上升；T=1 2 0 0C時，B在固液相界面上完全消失，接頭抗拉強度達到穩(wěn)定值。瞬間液相擴散焊保溫時間對接頭抗拉強度的影響如圖3(b)所示。當保 溫時間t為0.5 mm時，接頭抗拉強度較低；當保溫時間tN1 mm時，接頭強度 達到穩(wěn)定值，其原因是B、Si等元素擴散較充分所致。瞬間液相擴散焊中焊接壓力對接頭抗拉強度的影響如圖3(c)所示。選 定加熱溫度T為1 110C，加熱時間t為1 mm，焊接表面粗糙度為20 um 時，當焊接壓力F3 MPa時，可獲得穩(wěn)定的抗拉強度值。瞬間液相擴散焊中，焊接表面粗糙對抗拉強度的影響如圖3(d)所示。 選定加熱溫度為T=1110C，t = 60 s，焊接壓力為3 Mpa，當表面粗 糙度小于40 um時，接頭抗拉強度值穩(wěn)定。loco IIM 124）0 焊搓溫度3）焊接溫度對援女抗拉強度的影響保溫時間時接頭杭牲強度的影響梅）岸援壓力時挾頭瘋拉強度的彰響“ 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 的彰響瞬間液相擴散焊的應用1）低碳鋼管，低合金高強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