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一文了解真空钎焊技术与应用

发布时间:2022-08-11发布人:浏览: 次
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一、前  言

 真空钎焊技术从四十年代开始至今,已成为一种极有发展前途的焊接技术。最早出现在电子工业上钎焊铜和不锈钢的零件,后来,随着航空工业、电子工业、汽车工业、制氧机工业和火箭导弹技术的迅速发展,真空钎焊技术也得到了相应的发展,在制造蜂窝夹层结构壁板,喷气发动机和火箭导弹装置各组合件,金属滤网、波导和各种散热器等部件时,广泛地采用了真空钎焊技术。

高温合金涡轮叶片.png

二、什么是真空钎焊

真空钎焊,是指在高真空环境中,不用钎剂使用焊接金属钎料进行钎焊的一种工艺方法。

工作原理:

将钎料金属涂在要真空钎焊零件的的表面上,然后放入真空钎焊炉内,真空系统开始工作并将空气抽出,当真空度达到10-3Pa级真空状态时开始加热,加热达到工艺要求的钎焊温度时,钎料开始熔化,液态钎料对基体金属产生润湿,在毛细作用下,填满钎头间隙。同时,钎料元素向基体金属进行扩散,基体金属在液态钎料中溶解,形成优质的钎焊接头。


三、真空钎焊的优点

1.在真空钎焊过程中,被钎焊的工件处于真空条件下,不会出现氧化、增碳、脱碳及污染变质等现象,焊接接头的清洁度好,强度高。

2.钎焊时,钎焊温度低于基体金属的熔点,对基材影响小,零件整体受热均匀,热应力小,可将变形量控制到最小限度,特别适宜于精密产品的钎焊。

3.基体金属和钎料周围存在的低压(真空),能够排除金属在钎焊温度下释放出来的挥发性气体和杂质,可使基体金属的性能得到改善。

4.开阔了产品的设计途径,可钎焊的零件允许带有狭窄沟槽、极小过度台、盲孔等,特别适用于密闭容器、形状复杂的零部件,还可一次钎焊多道临近的钎缝,或同炉钎焊多个组件,钎焊效率高,无需考虑由钎剂等引起的的腐蚀、清洗、破坏等问题。

5.可将工件热处理工序在钎焊工艺过程中同时完成,选择适当的焊接工艺参数,还可将钎焊安排为最终工序,而得到性能符合设计要求的钎焊接头。

6.可钎焊的金属种类多,特别适于铝及铝合金,钛及钛合金、不锈钢、高温合金等;也适用于钛、锆、铌、钼、钨等同种或异种金属的钎焊连接;还适用于复合材料、陶瓷、石墨、玻璃、金刚石等材料。


四、真空钎焊技术的主要应用

1.航空发动机

真空钎焊广泛应用于作为各型号航空发动机封严构件的蜂窝结构,蜂窝结构钎焊工艺是将钎料预置在蜂窝芯格内,然后将蜂窝与壳体组合装配,最后采用真空钎焊方法进行钎焊,钎焊接头强度约为母材的50%,航空发动机压气机成组静子叶片也是采用这种钎焊方法制造的,它由内外环和10余个叶片通过真空钎焊连接为一整体。

另外,真空钎焊还应用于航空发动机中的涡轮导向器、导流叶片、扩散器、火焰筒、油滤等部件的制造。

蜂窝密封环1.jpg

2 AMB陶瓷基板

AMB(活性金属钎焊)工艺是DBC工艺技术的进一步发展,它是利用钎料中含有的少量活性元素Ti、Zr与陶瓷反应生成能被液态钎料润湿的反应层,从而实现陶瓷与金属接合的一种方法。不仅具有更高的热导率、更好的铜层结合力,而且还有热阻更小、可靠性更高等优势。更适合制备在电动汽车、动力机车用IGBT模块封装用陶瓷覆铜基板。尤其在风能、太阳能、热泵、水电、生物质能、绿色建筑、新能源装备、电动汽车、轨道交通等重要领域,电力电子技术的高速发展将对IGBT模块封装的关键材料—陶瓷覆铜板形成巨大需求。

AMB陶瓷基板1.jpg

3 金刚石工具

钎焊金刚石工具又分为表镶和孕镶两类,表镶工具是将金刚石直接钎焊于基体表面,孕镶工具是将金刚石与其他材料烧结成复合体金刚石复合体的烧结过程实质是金刚石与基体材料之间的扩散钎焊过程。金刚石工具的钎焊分为单层金刚石工具钎焊、金刚石刀头钎焊和PDC复合片钎焊三大类,目前已广泛应用于石材刀具,木工刀具,航天军工等诸多行业。

金刚石工具1.jpg

4 车船交通工具

真空钎焊的板翅式机油冷却器就用于车、船上。板翅式机油冷却器具有传热效率高、结构紧凑、重量轻等特点,是当今柴油机冷却器的更新换代产品,已广泛应用于汽车、拖拉机、船用柴油机等领域中。

板翅式机油冷却器1.jpg

5  空气分离设备

空气分离设备中叶轮使用真空钎焊技术大大提高了窄流道叶轮制造精度,因而不仅保证了设计性能指标,又降低了制造成本,同时还缩短了生产周期。

真空钎焊叶轮.jpg

五、beplay体育app下载真空钎焊工艺及设备

beplay体育app下载(中国)有限公司经过数十年发展,在真空焊接领域上占有重要地位,已经形成了真空钎焊、真空扩散焊两大产品系列,目前真空钎焊设备已有近200台正在客户现场运行,客户应用范围包括有色金属、不锈钢、铝合金、钛合金、高温合金、硬质合金等材料的真空钎焊,也包括金属材料与非金属材料之间的真空钎焊,如铜和陶瓷的真空钎焊等。


1 beplay体育app下载真空钎焊设备应用案例

卧式真空钎焊设备1.jpg

某日资企业应用现场照片,AMB陶瓷基板AGV自动化生产线,批量采用beplay体育app下载12台卧式真空钎焊设备,该成套设备为智能化无人生产线,涵盖MES智能管控系统。

立式真空钎焊设备.jpg

国内某航空发动机应用现场照片,立式真空钎焊设备,用于蜂窝密封环、涡轮导向器、导流叶片、扩散器、火焰筒、油滤等部件的真空钎焊。


2  beplay体育app下载真空钎焊设备的技术优势

■公司拥有国防特种焊接实验室专业资质,在真空钎焊及扩散焊领域,工艺和设备都处于国内国际领先地位,尤其工艺和设备相结合,使我们的真空钎焊设备更具实用性。

航空动力特种焊接技术与材料 (1).jpg

■加热带采用背部绝缘技术(beplay体育app下载专利),不仅增大辐射面积,而且减少金属钎料蒸气对绝缘材料的污染;

■真空系统入口装有气体冷凝转相器及过滤收集装置,杜绝焊剂钎料蒸发气对真空泵组的污染,尤其是AMB陶瓷基板钎焊过程中会产生大量脂类污染物,收集过程中收集率达98%,确保真空热场清洁无污;

■独有的真空规管防污染技术,确保真空规管使用寿命长;

■金属屏加热室采用宽幅式钼镧合金加热带,加热带设有筋槽,辐射面积大,长期使用不变形;

■炉胆经模块化优化设计,炉温均匀性好;

■配置充Ar气加压快速冷却系统,确保冷却效果及高效运行。

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