6mm3A21Q235A真空擴散焊焊接工藝

1、安徽機電職業(yè)技術(shù)學院課 程 設(shè) 計6mm 3A21+Q235A 真空擴散焊焊接工藝系 別 機械工程系 專 業(yè) 焊接技術(shù)及自動化 班 級 姓 名 學 號 20142015學年 第一學期6mm 3A21+Q235A 真空擴散焊焊接工藝一相關(guān)知識 擴散焊又稱擴散連接，是把兩個或兩個以上的固相材料（或包括中間層材料）緊壓在一起，置于真空或保護氣氛中加熱至母材熔點一下溫度，對其施加壓力使連接界面微觀塑性變形達到緊密接觸，再經(jīng)保溫、原子相互擴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，有一定的伸長率，具有良好的焊接性和熱加工性。其化學成分見表1。表1：

2、Q235A的化學成分硫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。其化學成分分析見表2 物理性能分析見表3. 表2： 3A21的化學成分硅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密度 g·cm-3比熱容(100)j·kg·-

3、13A212.731009熱導率（25）W·m-1·-1線膨脹系數(shù)(20100)×10-6-1電阻率×10-6·cm180.023.23.45 3.板材規(guī)格：300mm×100mm×6mm 三.擴散焊的焊接工藝3A21鋁與Q235A鋼的擴散焊時，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：降低擴散焊的溫度和壓力，提高擴散系數(shù)，縮短保溫時間，防止金屬間化合物的形成等。1） 焊前準備 接頭形式多為對接，不開破口。如圖1 . 焊件結(jié)合表面加工至粗糙度為Ra3.2Ra6.3um,以增加擴散焊時的實際接觸面積?？?/p>

4、采用半精車.磨削.精銑和拋光等方法進行加工。被焊件表面要進行凈化處理，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,選擇合適的擴散焊溫度，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的重要保證。鋁與銅的擴散焊溫度一般在一定的范圍內(nèi)，溫度越高，擴散過程越快，接頭強度也就越高。.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。.焊接時間（即擴散時間時指被焊工件在焊接溫度下保持的時間）520min。擴散時間過短，接頭強度不穩(wěn)定；擴散時間過長，母材金屬晶粒長大，易形成脆性化合物接

5、頭。保護氣氛:常用保護氣體是氬氣，真空度為（120）×10-3 Pa。四.擴散焊的特點 1.擴散焊的優(yōu)點擴散焊接時因基體不過熱、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、陶瓷和復合材料等。對于塑形差或熔點高的同種材料，以及不互溶或在熔焊時會產(chǎn)生脆性金屬間化合物的異種材料，擴散焊是一種可靠的焊接方法。擴散焊接頭質(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)時接頭質(zhì)量和性能穩(wěn)定。焊件精度高，變形小。因焊接時所加壓力較小，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行機械加工?？梢院附哟髷嗝婀ぜＲ蚝附铀鑹毫Σ淮?，故大斷面焊接所需設(shè)備的噸位不高，易于實現(xiàn)。可以焊接結(jié)構(gòu)復雜、接頭不易接近以及厚薄相差較大的工件，能對組裝中的許多接頭同時實施焊接。2.擴散焊的缺點： 焊件表面的制備好裝配質(zhì)量的要求較高，特別對結(jié)合表面要求嚴格。 焊接熱循環(huán)時間長，生產(chǎn)效率低。每次焊接快則幾分鐘，慢則幾十個小時。對某些金屬會引起晶粒長大。 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，無法進行連續(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Workhorse型真空擴散連接設(shè)備，其主要指標見表4表4： 美國Wor

7、khorse型真空擴散焊機的主要性能指標 型號主要性能指標極限真空度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 該類設(shè)備的主要特點是采用Leybold系列D4013真空機械泵的全自動真空系統(tǒng)，加熱和冷卻采用程序控制，能自動調(diào)節(jié)，有計算機接口;由HoneywellUCD-2000數(shù)字顯示儀控制過熱溫度指示；由HoneywellUCD-3000控制柱塞行程，并進行數(shù)字顯示。 焊機設(shè)備的組成：加壓系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、保護系統(tǒng)（在加熱和加壓過程中，保護工件不被氧化的真空或可控

8、氣氛）和控制系統(tǒng)等。六焊接過程基本原理擴散焊前，雖然通常對材料表面進行機械加工，研磨等，但無論焊前如何加工處理，加工后的材料表面在微觀上仍然是粗糙的，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)突出點接觸，如圖2a所示。擴散焊的第一階段是物理接觸階段，即在高溫下通過對被焊件施加壓力，使材料表面微觀凸出點接觸部位發(fā)生塑性變形，并在變形過程中擠碎表面氧化膜，于是導致該接觸點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。擴散焊的第二階段是相互擴散和反應(yīng)階段，高溫下微觀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)擴散，而使界面上許多微孔消失。與此同時，界面處的的晶界發(fā)生遷移而離開原始界面，但仍有許多小微孔遺留在晶粒內(nèi)，如圖2c所示。擴散焊的第三階段是結(jié)合層的成長階段，原子擴散向縱向發(fā)展，界面與微孔最后消失形成新的晶界，達到冶金結(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 擴散焊過程的三個階段模型七操作要點及安全注意事項1. 操作者必須熟悉機床操作順序和性能，嚴禁超性能使用設(shè)備。 2 .操作者必須經(jīng)過培訓、考試或考核合格后，持證上崗。 3.嚴禁穿拖鞋、涼鞋、半短褲