金属固相连接原理与技术.ppt

金属的固相连接理论与技术;;绪言;固相连接的概念与分类;焊接;扩散焊连接方法;固相扩散连接的基本原理;固态扩散焊接过程(Solid Phase Diffusion);;室温装配状态;扩散连接的优点： 1、扩散焊接头的组织和性能与母材接近，不存在熔化焊的各种缺陷及热影响区弱化问题。 2、可以焊接其它方法难以焊接的异种金属、陶瓷以及复合材料等。 3、可以进行内部及多点、大面积构件的焊接，没有可达性的限制。 4、焊接变形小，是一种精密连接技术。 扩散连接的缺点： 1、待焊表面的制备和装配精度要求高； 2、焊接时间长、效率低； 3、设备投资大，焊件尺寸受限制。 ;扩散焊工艺参数;3、保温时间 保温阶段的主要目的是实现原子的体积扩散和界面组织的均匀化。保温时间不足会导致扩散不完全，残留孔洞较多，界面组织不均匀等缺陷。但是保温时间过长又大大降低生产效率还会导致母材晶粒的过渡长大。特别是对有脆性化合物生产的接头，要严格控制保温时间，以防止脆性层过度生长。 保温时间和温度与压力参数密切相关，高温高压下，保温时间可以大幅度缩短。 ;4、材料的表面处理 扩散焊材料要求表面平整干净。常用的处理方法有机械研磨、化学清洗和去除表面加工硬化层等手段。 一般来讲，表面粗糙度越小，氧化膜去除越干净越有利于原子的扩散。有些表面氧化膜在真空下可以分解或高温下可以溶入到母材中去，其扩散焊性能较好，有些材料如镍基合金和铝合金，其氧化膜熔点很高或者不能溶入母材，其扩散焊工艺就十分困难，需要采取特殊的方法去除氧化膜。 ;5、中间扩散层的选择 对于异种材料的扩散焊接，常常需要添加中间过渡层。过渡层应该与两侧的母材都具有良好的互溶性，同时中间层还应该具有避免形成脆性化合物的倾向及缓解两侧材料热物性参数失陪引起的应力集中问题。 中间层的选择一般要求具有良好的塑性变形能力以提高界面的紧密接触程度，同时要含有扩散速度快的元素如B，Si等。还要注意与被焊接材料之间的电化学匹配，防止电化学腐蚀问题。 中间层可以采用箔片、粉末等方式添加，也可以采用电镀、喷涂、溅射等手段预置在待焊表面上。使用较多的是采用很薄的非晶态箔带的形式添加。 ;摩擦焊连接方法;摩擦焊基本原理;摩擦焊技术的特点;典型摩擦焊工艺;搅拌摩擦焊具有适合于自动化和机器人操作的诸多优点，对于有色金属材料（如铝、铜、镁、锌等）的连接,在焊接方法、接头力学性能和生产效率上具有其他焊接方法无可比拟的优越性，它是一种高效、节能、环保型的新型连接技术。 但是搅拌摩擦焊也有其局限性，例如：焊缝末尾通常有匙孔存在（目前已可以实现无孔焊接）； 焊接时的机械力较大，需要焊接设备具有很好的刚性；与弧焊相比,缺少焊接操作的柔性；不能实现添丝焊接。;连续驱动摩擦焊 1、初始摩擦阶段 2、不稳定摩擦阶段 3、稳定摩擦阶段 4、停车阶段 5、顶锻阶段 6、维持阶段 ;连续驱动摩擦焊的特点;摩擦焊的优点 接头质量高。结合面不发生熔化，焊合区金属为锻造组织，不产生与熔化和凝固相关的焊接缺陷：压力与扭矩的力学冶金使得晶粒细化、组织致密、夹杂物弥散分布。 适合一直材质的连接。一般来说，凡是可以进行锻造的金属材料都可以进行摩擦焊接。 生产效率高，尺寸精度高，设备易于机械化、自动化，操作简单。 环境清洁，工作时不产生烟雾弧光等有害气???，节能省电。;摩擦焊的缺点与局限性： 对非圆形截面焊接较困难，所需设备复杂；对盘状薄零件盒薄壁管件，由于不易夹固，施焊也很困难。 焊机的一次性投资较大，大批量生产时才能降低生产成本。;超声波焊接;;超声波金属焊接的优点在于快速、节能、熔合强度高、导电性好、无火花、接近冷态加工；缺点是所焊接金属件不能太厚（一般小于或等于5mm）、焊点位不能太大、需要加压。 超声波金属焊接是一种机械处理过程，在焊接过程中，并无电流在被焊件中流过，也无诸如电焊模式的焊弧产生，由于超声焊接不存在热传导与电阻率等问题，因此对于有色金属材料来说，无疑是一种理想的金属焊接设备系统，对于不同厚度的片材，能有效地进行焊接。;冷压焊接技术;冷压焊过程没有温度的上升问题，因此没有再结晶、HAZ软化以及脆性化合物生长等问题。其接头强度不低于母材。 冷压焊应用最成熟的是导线的接长。 冷压焊所需设备简单﹐工艺简便﹐劳动条件好。;一些其它的固相焊接;爆炸焊基本原理;;thanks