瞬间液相扩散焊的原理及应用

1、瞬间液相扩散焊的原理及应用瞬时液相扩散焊是一种高效快速的焊接方法，已在管道、汽车和钢筋等领 域获得应用。瞬时液相扩散焊采用非晶态薄膜为填充材料，它的熔化和措施借 助于感应器加热来完成。本文主要论述了该工艺方法的原理，焊接设备和焊接 参数，也介绍了它的应用。1概述扩散焊是将两个待焊工件紧压在一起，并置于真空或保护气氛炉内加热， 使两焊接表面微小的不平处产生微观塑性变形，而达到紧密接触，在随后的加 热保温中，原子间相互扩散而成冶金连接的焊接方法，通常这类扩散焊称之谓 固相扩散。它的特点是待焊表面质量要求高，焊接时间较长，接头质量不稳 定。随着扩散焊工艺的发展，出现了瞬间液相扩散焊，它可降低待焊表面

2、制备 的质量要求，减少焊接时间，提高接头质量的稳定性。它常在待焊的表面间加 一层有利于扩散的中间材料，该材料在加热保温中熔化，并形成少量的液相， 这些液相金属可填充缝隙，也使液相中的某些元素向母材扩散，最后形成冶金 连接。2瞬间液相扩散焊的特点1）该方法的表面平备要求不高，其粗糙度为40 um左右。2）焊接时间短，对于管径小于80 mm的低碳钢管对焊，焊接时间为2.5 mm。3）装备轻，自动化程度高，适合于现场焊接，也适合于室内焊接。接头质量可靠。3瞬间液相扩散焊的原理1 23.1瞬间液相扩散焊的示意图圳岐材14令句n 感版圈(H成套瞬间液相扩散牌图+ e* c(b)焊接接头局郡放大及元素扩散

3、示意图由图1可知这里有二段待焊钢管，中间夹着中间层材料，如BNi2，厚度约0.04 mm,钢管轴向加压力F,感应圈通入感应电流加热，并加隋性气体保护 其焊缝。焊接温度由红外测温仪检测，并控制焊接过程。3.2瞬间液相扩散焊的过程该过程可分为三个阶段：第一阶段，液相形成。在焊接之间将中间层材料夹在焊件间，并加上一定的焊接压力，使焊件与中间层材料紧密接触。在保护气体保护下进行加 热，直至中间层材料液化和填满间隙。2）第二阶段，等温凝固。当液相形成并填满焊缝间隙后，进入保温期，它 使液固相之间进行充分的扩散。由于液相中使熔点降低的元素大量扩散到母材 内，而母材中的一些元素向液相中溶解，因此使液相的熔点

4、逐步升高而凝固， 最后形成接头，由于液相的凝固过程是在保温中完成的，故被称为等温凝固。3）第三阶段，接头均匀化。由等温凝固形成的接头成份很不均匀，为获得成份和组织均匀化的接头，需要继续保温扩散来完成。上述三个阶段也可以用瞬间液相扩散焊过程示意来表示。如图2所示。瞬间液相扩散焊的焊接参数及其影响第二阶敦,等温凝固喀图心第.三阶段.接去均勾此咚图第二阶敦,等温凝固喀图心第.三阶段.接去均勾此咚图瞬间液相扩散焊的主要参数有：焊接温度，保温时间，焊接压力，焊接表面粗糙度。它们对接头抗拉强度的影响如图3所示。1）瞬间液相扩散焊接加热温对接头抗拉强度的影响如图3（a）所示。即 当焊接温度TV 1 0 5

5、0 C时，在固液相界面上有B、Si元素积聚，接头强度较低；在T= 1 0 5 0 C时，Si元素被母材吸收，接头强度上升；T=1 2 0 0C时，B在固液相界面上完全消失，接头抗拉强度达到稳定值。瞬间液相扩散焊保温时间对接头抗拉强度的影响如图3(b)所示。当保 温时间t为0.5 mm时，接头抗拉强度较低；当保温时间tN1 mm时，接头强度 达到稳定值，其原因是B、Si等元素扩散较充分所致。瞬间液相扩散焊中焊接压力对接头抗拉强度的影响如图3(c)所示。选 定加热温度T为1 110C，加热时间t为1 mm，焊接表面粗糙度为20 um 时，当焊接压力F3 MPa时，可获得稳定的抗拉强度值。瞬间液相扩散焊中，焊接表面粗糙对抗拉强度的影响如图3(d)所示。 选定加热温度为T=1110C，t = 60 s，焊接压力为3 Mpa，当表面粗 糙度小于40 um时，接头抗拉强度值稳定。loco IIM 124）0 焊搓温度3）焊接温度对援女抗拉强度的影响保温时间时接头杭牲强度的影响梅）岸援压力时挟头疯拉强度的彰响“ 侦局 表1讷11捷.阻I顷1加）焊接表面寇糙度对接头抗拉 m 的彰响瞬间液相扩散焊的应用1）低碳钢管，低合金高强钢管或捧料的对接焊。2）不锈钢管或捧料对接焊。3）异种金属材料钢件的对接焊。4）铸铁件的对接焊。结束语