先进固态焊接技术

《先进固态焊接技术》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、先进固态焊接技术2009.10第1节　概述1.焊接及其分类★从广义上讲，使被焊物体相互靠近达到原子间结合的程度，以获得永久牢固的连接，或者说除可拆卸的螺钉连接、铆接等机械连接外，使材料之间产生不可拆卸的冶金结合。★分类：熔化焊、钎焊和压力焊接。1．熔化焊：2．压力焊：3．钎焊：加热。电弧焊、激光焊等加压或同时加热。电阻焊、摩擦焊、扩散焊等焊件不熔化。软钎焊、硬钎焊接头区焊件材料要发生熔化、扩散和凝固过程。钎料要发生熔化、扩散及凝固过程。2.固态焊接及其特点★涵义：指被连接材料完全不熔化的压力焊接，它是通过各种物理方法克服两个连接表面的不平度，除去氧化膜及其它污染物，使两个连接表面上的

2、原子相互接近达到晶格距离，形成金属键结合的固态下的连接。★分类：按接合机理的不同，固态连接可大致分为两类。★以塑性变形为主的变形焊接，如锻焊，它是在较高温度较大外力作用下使结合区发生大的塑性流变，提高接触面的密合性，同时破坏表面的氧化膜，使之露出新鲜表面，从而实现原子间结合。★以扩散为主的扩散焊接，它是在真空或保护气氛下通过高温低应力、长时间控制扩散的形式，利用高温蠕变变形使结合面密合，尔后靠空位扩散或边界扩散实现固态连接。★要点：接触连接塑变和扩散★固态焊接技术在实施中均需在一定外力作用下，使结合区的材料发生塑性变形以实现紧密接触并破坏表面氧化膜并扩散。★举例：扩散焊，摩擦焊，超塑

3、焊，爆炸焊，锻焊，超声波焊★优点（1）传统的熔焊方法难以实现高性能复合连接构件成形。如金属/陶瓷、铜/钨合金、钢/钛、铜、硬质合金等连接。（2）固态连接能最大程度地实现此类材料与母材组织性能一致的高质量连接和精密连接。第2节　扩散焊1.固态焊接及其特点★涵义：相互接触的材料表面，在温度和压力作用下相互靠近，局部发生塑性变形，原子间产生相互扩散，在界面形成扩散层，从而实现可靠连接。分为直接扩散及加中间层的扩散焊接。★特点：（1）适用材料对象上广泛．（2）可实现多点和内部及大面积焊接．（3）接头质量高，精密焊接．（4）设备大、复杂。2.固态焊基本原理(a)凹凸不平的初始接触(b)变形和形

4、成部分界面阶段(c)元素相互扩散和反应阶段(d)体积扩散及微孔消除阶段（1）第一阶段为物理接触阶段（2）第二阶段是接触界面原子间的相互扩散，形成牢固的结合层（3）第三阶段是在接触部分形成的结合层，逐渐向体积方向发展，形成可靠的连接接头3.扩散焊工艺参数（1）温度：温度高，扩散系数大，金属塑变能力好．T＝0.7Tm（2）扩散时间：愈短愈好．（3）压力：愈小愈好．（4）表面准备：光洁度，平直度，表面处理等第3节　摩擦焊1.摩擦焊★涵义：是一种固态热压焊，在外力作用下，利用焊件接触面之间的相对摩擦运动和塑性流动所产生的热量，使接触面及其近区金属达到塑性状态，而后加压形成的焊接接头的方法。★

5、由原苏联学者首先提出．摩擦焊以其优质、高效、节能和无污染的技术特色，受到制造业的重视。近年来不断开发出的摩擦焊新技术使焊件的形状由典型的圆截面扩展到非圆截面(线性摩擦焊)和板材(搅拌摩擦焊)，所焊材料由传统金属材料拓宽到粉末合金、复合材料、功能材料、难熔材料，及陶瓷-金属等新型和异种材料领域。2.分类（1）连续驱动摩擦焊（continuesdrivefrictionwelding）是利用被焊工件的相对转动，同时施加适当的轴向压力(摩擦压力)，使工件接触面相互摩擦而升温，当温度达到使焊接件接触端部呈热塑性状态时，迫使工件相对转动迅速停止，同时将轴向压力加大，并适当保压一段时间以产生足够

6、塑性变形，从而使两工件牢固地焊接在一起。（2）连续驱动摩擦焊（continuesdrivefrictionwelding）在线性摩擦焊中，摩擦副中的一个焊件被往复机驱动，相对于另一侧的焊件表面做相对运动。在垂直于往复运动方向的压力作用下，随着摩擦运动的进行，摩擦表面被清理并产生摩擦热，摩擦表面的金属逐渐达到粘塑性状态并产生变形。然后，停止往复运动并施加顶锻力，完成焊接。连续驱动摩擦焊和惯性摩擦焊一般限于把圆柱截面或管截面的焊件焊到相同类型的截面或板上，而线性摩擦焊的主要优点是不管工件截面是否对称，均可进行焊接。如：可焊接方形、圆形、多边形截面的金属、塑料焊件及不规则构件。线性摩擦焊主

7、要用于飞机发动机涡轮盘与叶片的焊接，还可用于焊接大截面的塑料部件，如汽车减振器、货车罩、底板，以及塑料或金属的复合焊件。（3）搅拌摩擦焊(Frictionstirwelding)搅拌摩擦焊是英国焊接研究所推出的一项专利技术，即利用高速旋转的摩擦焊头进行焊接，摩擦焊头一边旋转一边沿着工件的焊缝移动，使被焊工件在摩擦热的作用下焊接成一体。将耐高温硬质材料制成的一定形状的搅拌头旋转插入到被焊接工件的待焊处，高速旋转的搅拌头与被焊接材料之间的摩擦剪切阻力产生摩擦热