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中南大學(xué)材料學(xué)院焊接ppt教材-資料下載頁

2025-05-07 18:36本頁面
  

【正文】 ( 1)去氧化膜 ( 2)表面活性作用,既改善濕潤(rùn)能力 ( 3)保護(hù)母材及釬料在加熱過程中不被進(jìn)一步氧化 組成 : 基質(zhì):決定釬劑熔點(diǎn),且是釬劑其它組分的溶劑 去膜劑: 活性劑: 各組分作用不是單一的,而是共同起三方面作用的 焊接人 免費(fèi)下載 要求: ( 1)具備足夠去膜能力 ( 2)熔化溫度及最低活性溫度,稍低于釬料熔化溫度 ( 3)足夠濕潤(rùn)能力,活性溫度范圍覆蓋整個(gè)釬料溫度 活性溫度:釬劑穩(wěn)定有效發(fā)揮去膜能力的溫度 ( 4)良好的熱穩(wěn)定性,不能分解 ( 5)腐蝕性小,易清除 ?軟釬劑( 450℃ 以下釬焊用的釬劑)較少 ?硬釬劑(大部分) 硼砂、硼酸及其混合物:活性溫度高于 800℃ ,殘?jiān)y清除。 為降低活性溫度,其中加入堿(土)金屬氯化物和氟化物。 焊接人 免費(fèi)下載 ?鋁合金用釬劑 (由于鋁合金表面氧化膜致密且穩(wěn)定,需用專門釬劑) ①鋁用軟釬劑 (釬焊溫度低)易喪失活性,但殘?jiān)g性低 :含大量重金屬( Zn、 Sn)等的氯化物 ZnCl SnCl2等,這些氯鹽加熱時(shí)滲過氧化膜裂縫,破壞其結(jié)合進(jìn)而發(fā)生反應(yīng),析出 Zn、 Sn等,從而提高釬料的濕潤(rùn)能力。 若加入溶解氧化膜的氟化物,可加快對(duì)膜的清除。 焊接人 免費(fèi)下載 ②鋁用硬釬劑 :堿( 177。 )金屬的氯化物(主成分), 另可加入一定氟化物(進(jìn)一步提高活性)及易熔重金屬氯化物(促進(jìn)去膜及濕潤(rùn)) : KF+AlF3 去膜能力強(qiáng),對(duì)鋁合金無腐蝕 ?氣體釬劑:爐中釬焊和火焰釬焊時(shí)使用的一種釬劑 優(yōu)點(diǎn):無殘?jiān)恍枨逑? 缺點(diǎn):有毒性 BF3(爐中釬焊) 含硼有機(jī)化合物的蒸氣(火焰焊):與 O生成 B2O3 焊接人 免費(fèi)下載 三、釬劑與釬料的匹配 釬劑的選擇不能只從其去膜能力來做選擇。須同時(shí)考慮釬料及加熱的特點(diǎn)。 應(yīng)從以下 三方面統(tǒng)一考慮 ( 1)去膜能力 ( 2)釬劑活性溫度范圍覆蓋整個(gè)釬焊溫度 ( 3 )釬劑與釬料的流動(dòng)鋪展進(jìn)程協(xié)調(diào) 具體要求 ( 1)釬料完全熔化 5~10秒后,釬料開始熔化 ( 2)若釬料熔化溫區(qū)大, 須選擇熔化溫度較高的釬劑,同時(shí)要求加熱速度快 原因:若釬劑過早熔化,過早起表面活性作用,容易導(dǎo)致釬料中低熔點(diǎn)組分流失。 焊接人 免費(fèi)下載 第七節(jié) 釬焊工藝及釬接接頭質(zhì)量控制 一、釬焊工藝程序 1)表面處理 2)裝備接頭及固定 3)釬料和釬劑的位置選擇及預(yù)置(便于釬料填縫) 4)釬焊(溫度、升溫速度、冷卻速度) 5)釬焊后清洗(清洗腐蝕性釬劑殘留物) 二、釬焊接頭裝配形式與間隙 接頭形式 1)搭接接頭 (基本形式) 通常通過增加搭接面積可保證接頭達(dá)到與焊件相匹配的承載能力。 但增加母材消耗,同時(shí)毛細(xì)作用相對(duì)較弱。 焊接人 免費(fèi)下載 2)對(duì)接接頭 3) T型接頭 強(qiáng)度太低,一般不使用 裝配間隙 通過影響釬料的毛細(xì)填縫過程、釬劑殘?jiān)皻怏w的排出、母材與釬料的互擴(kuò)散過程以及釬縫合金層受力時(shí)塑性流動(dòng)的機(jī)械約束作用而對(duì)釬接接頭性能產(chǎn)生影響。 間隙太大: ① 毛細(xì)作用減弱,填縫能力降低 ②母材對(duì)釬縫中心區(qū)合金化作用減弱,強(qiáng)度下降 ③受力時(shí)母材對(duì)釬縫合金層支撐作用減弱 間隙太?。?①部分地方相互接觸,釬料填縫困難 ②間隙內(nèi)釬劑和殘?jiān)灰着懦?,造成氣孔和夾渣 焊接人 免費(fèi)下載 三、加熱方法 (略) 四、釬焊接頭缺陷成因及控制 氣孔、夾渣、未焊透、裂縫、溶蝕、溶析、母材自裂、晶間滲入 接頭不致密性缺陷 1)根本原因:液態(tài)釬料或釬劑填縫時(shí)是不均勻、不整齊地流入間隙,而是以不同速度、不規(guī)則路線流入間隙。產(chǎn)生后果 ①小包圍現(xiàn)象 ?釬劑熔化,不整齊推進(jìn),包圍氣體不能排出;該處無去膜作用,填縫不好 形成氣孔。 ?釬料填縫時(shí)對(duì)熔化釬劑產(chǎn)生小包圍 形成夾渣 釬劑 被包圍氣體 焊接人 免費(fèi)下載 ②大包圍現(xiàn)象 釬縫外圍和內(nèi)部差異,特別是有氣體釬劑或氣體介質(zhì)時(shí),外圍去膜作用比內(nèi)部更充分,釬料在外圍流動(dòng)快 大包圍 ?被包圍的氣體和釬劑難以排出,形成大的氣孔和大塊夾渣 ③釬劑加熱分解出氣體,釬劑高蒸汽壓元素蒸發(fā),液態(tài)釬料中氣體凝固時(shí)析出 氣孔 2)措施 ①適當(dāng)增大釬縫間隙:降低表面不平整度在釬縫間隙中所占比例,使釬料比較均勻填縫, 減小小包圍現(xiàn)象 及由此帶來缺陷 (但間隙太大,填縫性不好) ②采用不等間隙 釬料總是先填滿小間隙,再向大間隙發(fā)展 大氣孔 焊接人 免費(fèi)下載 小 大 小 大 小 大 加釬料處 加釬料處 加釬料處 不等間隙不能太大,一般 3~6?,否則不能保證精度,同時(shí)會(huì)產(chǎn)生性能梯度差異 結(jié)果: ①大小包圍傾向降低,減少其空夾渣 ②可能排出液態(tài)時(shí)形成的氣孔和夾渣(被包圍的氣孔和夾渣有向大間隙移動(dòng)的傾向) 焊接人 免費(fèi)下載 溶析 釬焊時(shí),在釬料流入端留下一剩余的釬料瘤。 一般亞共晶釬料時(shí)易發(fā)生。 原因 : 釬料成分為 a時(shí) ①釬料主成分為 A(與母材主成分一致)。 T1釬焊時(shí),組成為 固相 +液相 , 液相流走,剩余固相 溶析 ?措施:較高溫度釬焊( T2以上) ② T2以上溫度釬焊,如升溫速度太慢,先熔化部分填縫流走,剩余部分熔化溫度提高,也可能產(chǎn)生溶析 ?措施:適當(dāng)提高升溫速度 A B 釬料另一組元 a T1 T2 焊接人 免費(fèi)下載 溶蝕 釬焊時(shí),在釬料安置處母材向釬料中過度溶解所造成的 溶蝕 溶穿 一般過共晶釬料時(shí)可能性較大 AlSi釬料釬焊 Al合金時(shí) ①過共晶釬料時(shí) 釬焊時(shí),低熔點(diǎn)部分先流走,余下高熔點(diǎn)部分較多。此時(shí) AlSi和母材 Al濃差大, Al向余下釬料(高 Si)中溶解,形成新的共晶液相,甚至亞共晶,即此時(shí)母材 Al向釬料中發(fā)生很大的溶解 — 溶蝕。 ②共晶釬料時(shí) 釬料在固定溫度下溶解,而后鋪展填縫,母材來不及向釬料堆積處溶解,溶蝕可能性小。 Al Si 焊接人 免費(fèi)下載 ③亞共晶釬料時(shí) 低熔點(diǎn)組分先流走,但余下較高熔點(diǎn)的釬料組分 Al含量較高,即此時(shí)余下釬料與母材濃差減??; 同時(shí),若母材 Al向余下釬料溶解,其熔點(diǎn)升高 不利于母材 Al向釬料溶解,溶蝕可能性減小。 Al Si 溶蝕預(yù)防措施 ①釬料選擇時(shí),不應(yīng)因母材向釬料溶解而使釬料熔點(diǎn)降低,即一般不使用過共晶釬料。 ②注意工藝配合及釬料量 溫度增加 溶解量增加,溶解速度加快,溶蝕可能性增加。 保溫時(shí)間增加 溶解量增加,溶蝕可能性增加。 釬料量增加 溶解量增加,溶蝕可能性增加。 焊接人 免費(fèi)下載 晶間滲入(略,前面已講) 母材自裂 釬焊過程中,在應(yīng)力作用下, 被液態(tài)釬料濕潤(rùn)過 的地方,發(fā)生的一種開裂。 原因:觀點(diǎn)很多, 一種較易接受的觀點(diǎn): 受力金屬 與 表面活性液態(tài)金屬接觸 時(shí),液態(tài)金屬向固態(tài)金屬顯微裂紋處滲入擴(kuò)大,造成脆性破壞。 (捶擊、劃痕、冷作硬化的焊件、加熱不均勻件等易產(chǎn)生顯微裂紋) 預(yù)防措施: ①退火代替淬火 (去應(yīng)力) ②冷作 硬化的焊件先退火(去應(yīng)力) ③降低接頭的剛性,使接頭加熱冷卻時(shí)能自由膨脹和收縮 (降低拘束應(yīng)力) ④降低加熱速度,盡量采用均勻加熱 (降低熱應(yīng)力) 焊接人 免費(fèi)下載 第七章 擴(kuò)散連接 待連接工件緊壓在一起,在真空或保護(hù)性氣氛下加熱至母材熔點(diǎn)以下溫度,對(duì)其施加壓力,使兩連接面微觀凸凹不平處產(chǎn)生微觀塑性變形達(dá)到緊密接觸,再經(jīng)保溫,原子擴(kuò)散而形成牢固冶金結(jié)合的一種連接方式。 ①溫度和壓力共同作用 ②不發(fā)生宏觀塑性變形,只發(fā)生微觀塑性變形 分兩種方式 ①固相擴(kuò)散連接:母材不熔化 ②液相擴(kuò)散連接:靠近界面處母材發(fā)生少量熔化 瞬時(shí) 液相擴(kuò)散連接(加一層很薄的、促進(jìn)擴(kuò)散的中間擴(kuò)散層,中間擴(kuò)散層與母材有時(shí)會(huì)形成少量液相合金) 焊接人 免費(fèi)下載 優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn) ①連接溫度低( ~ Tm),排除了熔化、結(jié)晶帶來的缺陷。 ②無宏觀塑性變形,精度高。 ③連接區(qū)域的殘余應(yīng)力(應(yīng)變)非常小。 ④可與母材熱處理和成型過程同步進(jìn)行。 ⑤有可能在再結(jié)晶以下溫度進(jìn)行,因而經(jīng)過加工后的母材性能幾乎無損失 焊接人 免費(fèi)下載 固相擴(kuò)散連接 一、基本過程 三個(gè)過程 ①塑性變形使表面接觸 ②擴(kuò)散、晶界遷移和孔洞消失 ③界面和孔洞消失 塑性變形使表面接觸 加工后表面顯微凸凹不平,且存在氧化膜。 必須在高溫下施加壓力,使顯微凸出部分塑性變形,同時(shí)氧化膜破壞,實(shí)際緊密接觸面積增加。(可達(dá) 40~75%) 之后,接觸面積增加,壓應(yīng)力減小,塑性變形量減小,而后蠕變進(jìn)一步增大接觸面積。( 90~95%) 剩余部分演變?yōu)榭锥础? 焊接人 免費(fèi)下載 擴(kuò)散、晶界遷移和大部分孔洞消失 ①界面緊密接觸后,由于晶格畸變、位錯(cuò)、空位大量堆積于界面處,原子擴(kuò)散十分迅速,很快形成以金屬鍵連接為主要形式的接頭。 ②擴(kuò)散是大部分孔洞消失 ③連接界面的晶粒生長(zhǎng)可越過界面,同時(shí)可發(fā)生再結(jié)晶和晶界遷移 界面和部分殘留孔洞消失 ①長(zhǎng)時(shí)間保溫,消除界面及晶粒內(nèi)部分殘留孔洞 ②接頭組織和成分均勻化 花費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)(幾十分鐘至幾十小時(shí)),一般進(jìn)行不充分 上述三個(gè)過程交叉或局部重疊進(jìn)行 焊接人 免費(fèi)下載 二、連接過程的表面氧化膜行為 所有材料在擴(kuò)散連接初期均表現(xiàn)氧化膜之間的接觸,氧化膜行為是擴(kuò)散連接研究重點(diǎn),擴(kuò)散連接過程中氧化膜行為分三種類型 鈦鎳型:擴(kuò)散連接時(shí),氧化膜迅速分解并向母材溶解而去除,在連接初期即可消失。 Ni,Ti,(不太厚的氧化膜對(duì)連接過程無影響) 銅鐵型:氧在基體中溶解度較小,連接初期不能立即溶解,氧化物將發(fā)生聚集,在空隙 和界面上形成夾雜物,連接過程進(jìn)行,氧將緩慢向母材擴(kuò)散,使夾雜物數(shù)量減少。 鋁型:表面氧化物致密且在基體中不溶。 ① 微區(qū)塑性變形使氧化膜破裂并露出新鮮表面。 ② 高活性金屬( Mg)將鋁表面氧化膜還原。 ③ 超聲波振動(dòng)使氧化膜破裂。 焊接人 免費(fèi)下載 三、影響擴(kuò)散連接質(zhì)量的因素 表面狀態(tài) ①清潔問題:去除氧化膜,盡量避免采用機(jī)械方法,因產(chǎn)生加工硬化層,阻礙微觀塑性變形。 可在真空下對(duì)表面離子轟擊,輝光放電處理。 ②粗糙度:低,孔洞少。粗糙 → 孔洞多 連接溫度:通過實(shí)驗(yàn)確定 一般 T≈ 塑性變形能力好;擴(kuò)散系數(shù)大(好) 母材軟化 母材再結(jié)晶,并可與中間層生成低熔共晶或金屬間化合物 但 溫度提高 焊接人 免費(fèi)下載 連接壓力 經(jīng)防止引起宏觀塑性變形 保溫時(shí)間:不宜過長(zhǎng),防止形成脆性金屬間化合物(異種金屬連接時(shí))和擴(kuò)散孔洞 焊接人 免費(fèi)下載
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