6mm3A21Q235A真空擴(kuò)散焊焊接工藝

1、安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院課 程 設(shè) 計(jì)6mm 3A21+Q235A 真空擴(kuò)散焊焊接工藝系 別 機(jī)械工程系 專(zhuān) 業(yè) 焊接技術(shù)及自動(dòng)化 班 級(jí) 姓 名 學(xué) 號(hào) 20142015學(xué)年 第一學(xué)期6mm 3A21+Q235A 真空擴(kuò)散焊焊接工藝一相關(guān)知識(shí) 擴(kuò)散焊又稱(chēng)擴(kuò)散連接，是把兩個(gè)或兩個(gè)以上的固相材料（或包括中間層材料）緊壓在一起，置于真空或保護(hù)氣氛中加熱至母材熔點(diǎn)一下溫度，對(duì)其施加壓力使連接界面微觀(guān)塑性變形達(dá)到緊密接觸，再經(jīng)保溫、原子相互擴(kuò)散而形成牢固的冶金結(jié)合的一種連接方法二材料成分分析 1.Q235A: Q235A韌性和塑性較好，有一定的伸長(zhǎng)率，具有良好的焊接性和熱加工性。其化學(xué)成分見(jiàn)表1。表1：

2、Q235A的化學(xué)成分硫S碳C硅Si錳Mn0.050%0.22%0.35%1.4%銅Cu磷P鉻Cr鎳Ni允許殘余含量0.030%0.045%允許殘余含量0.030%允許殘余含量0.030%2.3A21:3A21為AL-Mn系合金，是應(yīng)用最廣的一種防腐鋁，耐腐蝕效果好，焊接性好。其化學(xué)成分分析見(jiàn)表2 物理性能分析見(jiàn)表3. 表2： 3A21的化學(xué)成分硅Si銅Cu鎂Mg鋅Zn0.60%0.20%0.05%0.15%鐵Fe錳Mn鈦Ti鋁Al0.70%1.0%1.60%0.10%0.20%余量 表3: 3A21的物理性能鋁合金牌號(hào)密度 g·cm-3比熱容(100)j·kg·-

3、13A212.731009熱導(dǎo)率（25）W·m-1·-1線(xiàn)膨脹系數(shù)(20100)×10-6-1電阻率×10-6·cm180.023.23.45 3.板材規(guī)格：300mm×100mm×6mm 三.擴(kuò)散焊的焊接工藝3A21鋁與Q235A鋼的擴(kuò)散焊時(shí)，為了防止產(chǎn)生金屬間化合物，最好加入鎳.銅等中間層。中間層的作用是：降低擴(kuò)散焊的溫度和壓力，提高擴(kuò)散系數(shù)，縮短保溫時(shí)間，防止金屬間化合物的形成等。1） 焊前準(zhǔn)備 接頭形式多為對(duì)接，不開(kāi)破口。如圖1 . 焊件結(jié)合表面加工至粗糙度為Ra3.2Ra6.3um,以增加擴(kuò)散焊時(shí)的實(shí)際接觸面積?？?/p>

4、采用半精車(chē).磨削.精銑和拋光等方法進(jìn)行加工。被焊件表面要進(jìn)行凈化處理，通常以乙醇.丙酮.洗滌劑等除油污，也可用超聲波進(jìn)行凈化處理。.焊前在鋼表面用電鍍法加入鎳.銅中間層。2）焊接主要工藝參數(shù).焊接溫度一般在500ºC550ºC,選擇合適的擴(kuò)散焊溫度，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的重要保證。鋁與銅的擴(kuò)散焊溫度一般在一定的范圍內(nèi)，溫度越高，擴(kuò)散過(guò)程越快，接頭強(qiáng)度也就越高。.壓力一般為13.7MPa；焊接壓力越大，溫度越高，緊密接觸面積越大。.焊接時(shí)間（即擴(kuò)散時(shí)間時(shí)指被焊工件在焊接溫度下保持的時(shí)間）520min。擴(kuò)散時(shí)間過(guò)短，接頭強(qiáng)度不穩(wěn)定；擴(kuò)散時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，母材金屬晶粒長(zhǎng)大，易形成脆性化合物接

5、頭。保護(hù)氣氛:常用保護(hù)氣體是氬氣，真空度為（120）×10-3 Pa。四.擴(kuò)散焊的特點(diǎn) 1.擴(kuò)散焊的優(yōu)點(diǎn)擴(kuò)散焊接時(shí)因基體不過(guò)熱、不熔化，可以在不降低被焊材料性能的情況下焊接幾乎所有的金屬及非金屬，特別是適合于熔焊和其他難以焊接的材料，如活性金屬、耐熱合金、陶瓷和復(fù)合材料等。對(duì)于塑形差或熔點(diǎn)高的同種材料，以及不互溶或在熔焊時(shí)會(huì)產(chǎn)生脆性金屬間化合物的異種材料，擴(kuò)散焊是一種可靠的焊接方法。擴(kuò)散焊接頭質(zhì)量好，其顯微組織和性能與母材接近或相同在焊縫中不存在熔焊缺陷，也不存在過(guò)熱組織和熱影響區(qū)。焊接參數(shù)易于精確掌控，在批量生產(chǎn)時(shí)接頭質(zhì)量和性能穩(wěn)定。焊件精度高，變形小。因焊接時(shí)所加壓力較小，工件多

6、是整體加熱，隨爐冷卻，故焊件整體變形小，焊后的工件一般不再進(jìn)行機(jī)械加工。可以焊接大斷面工件。因焊接所需壓力不大，故大斷面焊接所需設(shè)備的噸位不高，易于實(shí)現(xiàn)?？梢院附咏Y(jié)構(gòu)復(fù)雜、接頭不易接近以及厚薄相差較大的工件，能對(duì)組裝中的許多接頭同時(shí)實(shí)施焊接。2.擴(kuò)散焊的缺點(diǎn)： 焊件表面的制備好裝配質(zhì)量的要求較高，特別對(duì)結(jié)合表面要求嚴(yán)格。 焊接熱循環(huán)時(shí)間長(zhǎng)，生產(chǎn)效率低。每次焊接快則幾分鐘，慢則幾十個(gè)小時(shí)。對(duì)某些金屬會(huì)引起晶粒長(zhǎng)大。 設(shè)備一次性投資大，且焊接工件的尺寸受到設(shè)備的限制，無(wú)法進(jìn)行連續(xù)式批量生產(chǎn)。五焊接設(shè)備的選擇與組成設(shè)備：選用美國(guó)Workhorse型真空擴(kuò)散連接設(shè)備，其主要指標(biāo)見(jiàn)表4表4： 美國(guó)Wor

7、khorse型真空擴(kuò)散焊機(jī)的主要性能指標(biāo) 型號(hào)主要性能指標(biāo)極限真空度Pa爐膛尺寸mm最高爐膛最大壓力KN加熱功率KVA氣氛環(huán)境Workhors5×10-4304×304×457135030045N2 ,Ar 真空 該類(lèi)設(shè)備的主要特點(diǎn)是采用Leybold系列D4013真空機(jī)械泵的全自動(dòng)真空系統(tǒng)，加熱和冷卻采用程序控制，能自動(dòng)調(diào)節(jié)，有計(jì)算機(jī)接口;由HoneywellUCD-2000數(shù)字顯示儀控制過(guò)熱溫度指示；由HoneywellUCD-3000控制柱塞行程，并進(jìn)行數(shù)字顯示。 焊機(jī)設(shè)備的組成：加壓系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、保護(hù)系統(tǒng)（在加熱和加壓過(guò)程中，保護(hù)工件不被氧化的真空或可控

8、氣氛）和控制系統(tǒng)等。六焊接過(guò)程基本原理擴(kuò)散焊前，雖然通常對(duì)材料表面進(jìn)行機(jī)械加工，研磨等，但無(wú)論焊前如何加工處理，加工后的材料表面在微觀(guān)上仍然是粗糙的，將這樣的固體表面接觸，在室溫下且不加壓力的情況下，接合面只限于少數(shù)突出點(diǎn)接觸，如圖2a所示。擴(kuò)散焊的第一階段是物理接觸階段，即在高溫下通過(guò)對(duì)被焊件施加壓力，使材料表面微觀(guān)凸出點(diǎn)接觸部位發(fā)生塑性變形，并在變形過(guò)程中擠碎表面氧化膜，于是導(dǎo)致該接觸點(diǎn)的面積增加和被擠平，凈面接觸處便形成金屬鏈連接。其余未接觸面部分便形成微孔殘留在界面上，如圖2b所示。擴(kuò)散焊的第二階段是相互擴(kuò)散和反應(yīng)階段，高溫下微觀(guān)不平的表面在外加壓力的作用下，緊密接觸的界面上發(fā)生原子的持續(xù)擴(kuò)散，而使界面上許多微孔消失。與此同時(shí)，界面處的的晶界發(fā)生遷移而離開(kāi)原始界面，但仍有許多小微孔遺留在晶粒內(nèi)，如圖2c所示。擴(kuò)散焊的第三階段是結(jié)合層的成長(zhǎng)階段，原子擴(kuò)散向縱向發(fā)展，界面與微孔最后消失形成新的晶界，達(dá)到冶金結(jié)合，最后結(jié)合區(qū)成分趨于均與，形成可靠的焊接接頭，如圖2d所示。圖2 擴(kuò)散焊過(guò)程的三個(gè)階段模型七操作要點(diǎn)及安全注意事項(xiàng)1. 操作者必須熟悉機(jī)床操作順序和性能，嚴(yán)禁超性能使用設(shè)備。 2 .操作者必須經(jīng)過(guò)培訓(xùn)、考試或考核合格后，持證上崗。 3.嚴(yán)禁穿拖鞋、涼鞋、半短褲