鋁合金真空釬焊的原理機(jī)制

    真空釬焊是在真空狀態(tài)下，將真空爐內(nèi)溫度設(shè)定到某一區(qū)間。在該溫度下，母材處于固體狀態(tài)，釬料處于液體狀態(tài)。液態(tài)的釬料在母材的表面上潤(rùn)濕、毛細(xì)流動(dòng)、填充、鋪展，與母材相互作用，最終冷卻凝固，實(shí)現(xiàn)冶金的連接方法[1]。

    鋁合金對(duì)氧的親和力很大，焊接時(shí)表面形成一層致密的氧化膜，阻礙釬料與母材的結(jié)合，這是鋁合金焊接時(shí)的主要障礙之一。在真空條件下，大部分氣體可以被清除，氧氣含量極低，有效排出了空氣對(duì)焊接的有害影響，真空狀態(tài)下可以去除氧化膜。此外金屬M(fèi)g在去除氧化膜中可以發(fā)揮重要作用。通過(guò)加熱處理，使Mg揮發(fā)轉(zhuǎn)化為Mg蒸氣，達(dá)到對(duì)釬料表面的氧化膜予以去除的目的。Mg熱膨脹系數(shù)較鋁熱膨脹系數(shù)更低，通過(guò)加熱，鋁得到快速膨脹，膨脹速率相對(duì)慢的氧化膜則不斷開(kāi)裂。Mg蒸氣與真空爐中殘留水蒸氣形成化學(xué)反應(yīng)。釬料溶化后可發(fā)揮吸附功效，使得氧化膜強(qiáng)度下降，氧化膜開(kāi)裂同時(shí)溶化至釬料，進(jìn)一步液態(tài)釬料實(shí)現(xiàn)對(duì)母材的濕潤(rùn)。

    鋁合金真空釬焊的主要工藝參數(shù)有：加熱速率、保溫時(shí)間、冷卻速率、真空度、爐溫均勻性、真空釬焊溫度等，這些因素均會(huì)影響真空釬焊的焊接接頭質(zhì)量。一般在加熱階段要求真空爐內(nèi)真空度不大于3×10-3Pa，小型、薄板鋁合金組件的加熱速率建議為10℃/min。使用工裝組裝的鋁合金組件，需降低加熱速率，延長(zhǎng)保溫時(shí)間，使鋁合金組件受熱均勻。

    為了使零件充分受熱，一般在釬料的固液相線以下保溫一段時(shí)間，保溫時(shí)間的長(zhǎng)短與零件的厚度、大小以及結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度有關(guān)。保溫階段要求真空度不大于3×10-3Pa，若真空度達(dá)不到要求，需要延長(zhǎng)保溫時(shí)間，待滿足真空度要求后，方可繼續(xù)升溫。

    真空釬焊溫度優(yōu)選為高于釬料固液相線溫度30℃-100℃，低于母材的固液相線溫度[3]。保溫時(shí)間應(yīng)能保證釬料與母材充分作用，保證焊接接頭的形成。保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短，都會(huì)影響焊接接頭的質(zhì)量。應(yīng)延長(zhǎng)使用工裝組裝的鋁合金組件的焊接保溫時(shí)間，以保證焊接接頭質(zhì)量。

    真空釬焊后可選擇自然隨爐冷卻和充氣冷卻。本次真空釬焊過(guò)程采用自然隨爐冷卻至室溫，隨后去除焊接件。