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真空扩散焊接简介

发布人:管理员 发布时间:2022-08-05

真空扩散焊接,是一种在真空或非氧化环境中在高温和机械压力下将两个表面连接起来的固态焊接技术 [1]扩散焊接是一种高科技工艺,最初是在 1960 年代在苏联(以及美国之后不久)开发的,用于轻质航空零件。今天,扩散焊接用于各种行业,例如航空航天、石化和能源应用。真空扩散焊接可用于连接不同的零件并创建全面结构,例如板式热交换器中的冷却通道。与钎焊和胶合等竞争性接合技术相比,扩散焊接相对昂贵。将相对较慢的焊接时间(金属的扩散接合通常需要 30 分钟到几个小时之间的工艺时间)确定为需要克服的主要挑战,以便更好地将扩散焊接集成到其他生产过程中。在扩散焊接中通常区分三个步骤。基材在配合表面处紧密接触,这将显示出一些凹凸不平。需要克服这些粗糙度以建立良好的联系。在第一步中,使用压力使粗糙变形,从而增加两个配合表面之间的接触面积。表面光洁度的质量是扩散粘合的一个重要因素,因为如果在准备扩散焊接工艺时不能正确抛光表面,则需要克服较大的粗糙度 。施加的力将进一步破坏配合表面的保护性氧化层并产生界面将进一步破坏配合面的保护性氧化层并产生界面边界。在第二阶段,晶界进一步迁移,沿粘合线的孔隙将减少。在最后一步,第 3 阶段,孔隙将通过体积扩散大量消除,并且键将均匀化。如果操作正确,将形成与基材本身几乎无法区分的最高质量的粘合,并显示出几乎与基材一样高的强度 粘合温度、粘合时间和粘合压力是最重要的参数表征扩散焊接过程。除了这三个主要参数外,还报告了气氛(通常是真空或保护气体气氛的质量)、表面处理/粗糙度和夹层(如果应用), 为了减少扩散焊接过程的接合时间。

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[2] 建议使用纳米结构中间层。使用在扩散焊接期间熔化的薄中间层并不是一种新工艺,而是称为瞬态液相 (TLP) 结合,可以显着减少结合时间。具有比基材低的熔点并且在接合温度以下熔化的薄中间层放置在待接合的基材之间。中间层元素(或如果使用合金中间层的成分)扩散到基材中,导致在接合温度下等温凝固。结果,形成了熔点高于初始 TLP 键合温度的接合。在扩散焊接或真空钎焊等相关工艺中,使用具有高表面能的纳米结构中间层是减少接合时间(通常甚至是接合温度)的明智方法 。在复杂的几何形状上应用中间层,例如扩散焊接印刷电路热交换器 (PCHE) 板封装  的 10-200 个薄片,而不阻塞最终产品的微通道,在技术上可能具有挑战性且成本高昂。因此,无需额外预处理或使用(外来且因此昂贵)纳米材料即可减少焊接时间的工艺将是最理想的。
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