1。2。2。1加热温度
扩散焊接最重要的工艺参数是加热温度,加热温度与扩散速度有很强的联系性。在一定的温度范围内,温度越高,扩散系数越大,扩散过程越快,得到的接头结合强度越高[9]。但是,当温度高于一定值后,提高温度,扩散焊的接头质量提高的并不明显,有时反而会有所下降
对于多数金属和合金而言,扩散焊合适的加热温度温度一般为(0。6~0。8)T m,该公式为扩散焊的一般经验公式[10]。Tm为母材熔点,对于出现液相的扩散焊,加热温度比中间层材料熔点或共晶反应温度稍高一点。液相填充间隙后的等温凝固和均匀扩散温度应略低一点。
1。2。2。2压力
施加压力的主要作用是使工件表面的微观凸起发生塑性变形,能够紧密基础并促进界面区的扩散,加速再结晶的过程。
严格控制所施加压力的大小对焊接接头质量存在较大影响,施加压力较小,会使工件表面的凸起部分塑性不足从而导致物理接触过程进行的不彻底,所焊接的工件容易产生孔洞,使得接头质量较差。增加压力能够使接头强度提高,但是过大的压力易使工件发生变形。高压力需要高成本并且对设备的精确性要求较高,所在焊接过程中一般选用较低的压力,一般情况下扩散焊所施加的压力为0。5~50MPa[11]
压力在扩散焊的第一过程中起到关键性作用,对第二、三过程的影响较小,所以在焊接过程汇总,可以在后期适当的减少压力。这样可以使工件的变形达到最小。
1。2。2。3保温时间
保温时间是指被焊工件在焊接温度下保持的时间。在保温时间内扩散需要全部完成,并达到所需要的强度。通常情况下原子的扩散距离与时间的平方根成正比,满足抛物线定律[12]
X=K t1/2
式中 X--为扩散层厚度(cm);
t--为扩散连接时间(s);
K—为常数(cm/s1/2)。
在图1。1中可以看出接头强度与保温时间的关系。
图1。1接头强度与保温时间
对于扩散焊而言,保温时间的长短对接头质量有较大的影响,保温时间太短,接头达不到与母材相等的强度,接头质量较差。保温时间太长,对扩散接头质量无明显提高作用,反而会使母材的晶粒长大,接头质量下降较为严重。所以要获得良好的接头,需注意在一点的温度和压力下,初始过程中接头强度会随时间的延长而增加,当接头强度达到一定数值后,时间影响不大,所以在保证强度的条件下,保温时间要尽可能的缩短。论文网
1。2。2。4焊件表面准备
焊件在焊接之前必须进行表面处理,否则直接进行焊接的焊接接头明显不满足要求,一般表面准备都包括:加工符合表面要求的光洁度、平直度,去除表面存在的氧化膜,以及表面存在的气、水、有机物表层。
常用的方法主要有:
(1) 表面去油通常乙醇、三氯丙烯、丙酮等清洗剂清洗,特殊材料需要先碱洗之后再进行酸洗。由于个别清洗剂存有毒性所以在清洗过程中要注意安全
(2) 真空加热可以有效的去除有机物、水、和气体吸附层,温度一般不要超过300℃
(3) 通常对工件表面进行机械加工、磨削、抛光可以确保工件表面的平直度与光洁度。表面氧化物和加工硬化层通常采用化学腐蚀的方法,之后需要用酒精和谁清洗。
表面准备之后的焊件必须立即对其进行保护,否则再次发生氧化、表面污染等情况,通常可以在真空环境中加氩、氦、氢等保护。