擴散焊

與其他焊接方法相比，擴散焊具有以下優(yōu)點：

1)擴散焊時因基體不過熱、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或非金屬，特別適合于熔焊和其他方法難以焊接的材料，如活性金屬、耐熱合金、陶瓷和復(fù)合材料等。對于塑性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，擴散焊是較適宜的焊接方法。

2)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)易于精確控制，批量生產(chǎn)時接頭質(zhì)量和性能穩(wěn)定。

3)焊件精度高、變形小。因焊接時所加壓力較小，工件多是整體加熱，隨爐冷卻，故焊件整體塑性變形很小，焊后的工件一般不再進行機械加工。

4)可以焊接大截面工件j I為焊接所需壓力不大，故大截面焊接所需設(shè)備的噸位不高，易于實現(xiàn)。

5)可以焊接結(jié)構(gòu)復(fù)雜、接頭不易接近以及厚薄相差較大的工件，能對組裝件中的許多接頭同時實施焊接。

擴散焊的缺點如下：

1)焊件表面的制備和裝配質(zhì)量要求較高，特別是對接合表面要求嚴格。

2)焊接熱循環(huán)時間長，生產(chǎn)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。

3)設(shè)備一次性投資較大，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)。

擴散焊特別適用于要求真空密封，要求接頭與母材等強度，要求無變形的小零件。它是制造真空密封、耐熱、耐振和不變形接頭的唯一方法，因此在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。在電真空設(shè)備中金屬與非金屬的焊接，切削刀具中硬質(zhì)合金、陶瓷、高速鋼與碳鋼的焊接，都有采用擴散焊接的方法。

(1)加熱溫度低，對母材的性能影響小，能用于連接不適于熔焊的材料，如鉬、鎢等，還可進行金屬與非金屬間的焊接。

(2)焊接接頭的成分、性能與母材相近似，利用顯微鏡也難看出接合面。

(3)工藝流程簡單，焊接參數(shù)易控制，質(zhì)量穩(wěn)定，提高了結(jié)構(gòu)性部件工作表面的耐磨性。

(4)焊接接頭質(zhì)量好。擴散焊接頭的顯微組織和性能與母材接近或相同，在焊縫中不存在各種熔焊缺陷，也不存在具有過熱組織的熱影響區(qū)。

(5)零件變形小。因擴散焊時，所施加壓力較低，焊件多數(shù)是整體加熱，隨爐冷卻，故零部件整體塑性變形很小，而且焊件焊后一般不進行機械加工。

(6)可焊接大斷面接頭。由于焊接壓力較低，在大斷面接頭焊接時所需設(shè)備的噸位不高，易于實現(xiàn)。采用氣體壓力加壓擴散焊時，很容易對兩板材實施疊合擴散焊。

(7)由于焊接溫度低，熱變形小，因此可焊接結(jié)構(gòu)復(fù)雜，簿厚相差較大，精度要求高的零件。

(8)可焊接其他焊接方法難以焊接的材料，如塑性差或熔點高的同種材料，相互不溶解或在熔焊時產(chǎn)生脆性金屬間化合物的異種材料，包括某些金屬與陶瓷等。

擴散焊是將兩個待焊工件緊壓在一起，并置于真空或保護氣氛爐內(nèi)加熱，使兩焊接表面微小的不平處產(chǎn)生微觀塑性變形，達到緊密接觸，在隨后的加熱保溫中，原子間相互擴散而成冶金連接的焊接方法，通常這類擴散焊稱之為固相擴散。它的特點是待焊表面質(zhì)量要求高，焊接時間較長，接頭質(zhì)量不穩(wěn)定。

隨著擴散焊工藝的發(fā)展，出現(xiàn)了瞬間液相擴散焊，它可降低待焊表面制備的質(zhì)量要求，減少焊接時間，提高接頭質(zhì)量的穩(wěn)定性。它常在待焊的表面間加一層有利于擴散的中間材料，該材料在加熱保溫中熔化，并形成少量的液相，這些液相金屬可填充縫隙，也使液相中的某些元素向母材擴散，最后形成冶金連接。

(1)無中間層的擴散焊。金屬的擴散焊是靠被焊金屬接觸面的原子擴散來完成的，主要用于同種材料的焊接，對不產(chǎn)生脆性中間金屬的異種材料也可用此法焊接。

(2)有中間層的擴散焊。金屬的擴散焊是靠中間層金屬的擴散來完成的，可用于同種或異種金屬的焊接。異種金屬加中間層一般是為了防止接合處形成脆性中間金屬或減少兩金屬線膨脹系數(shù)的差異；同種金屬焊接加中間層，一般是為了在接合處形成所需性能的固溶體。

中間層可以是粉狀或片狀的。用真空噴涂或電鍍的方法加在焊接面上。

擴散焊是在金屬不熔化的情況下，形成焊接接頭，這就必須使兩待焊表面接觸距離達到1μm以內(nèi)，這樣原子間的引力才起作用并形成金屬鍵，獲得一定強度的接頭。

影響焊縫成形和工藝性能的參數(shù)主要有：焊接溫度、壓力、時間和保護氣體的種類。在其他參數(shù)固定時，采用較高壓力能產(chǎn)生較好的接頭。壓力上限取決于焊件總體變形量的限度、設(shè)備噸位等。對于異種金屬擴散焊，采用較大的壓力對減少或防止擴散孔洞有作用。除熱靜壓擴散焊外通常擴散焊壓力在0.5～50MPa之間選擇。

擴散時間是指焊件在焊接溫度下保持的時間。在該焊接時間內(nèi)必須保證擴散過程全部完成，以達到所需的強度。擴散時間過短，則接頭強度達不到穩(wěn)定的、與母材相等的強度。但過高的高溫高壓持續(xù)時間，對接頭質(zhì)量不起任何進一步提高的作用，采用某種焊接參數(shù)時，焊接時間有數(shù)分鐘即足夠。

焊接保護氣體純度、流量、壓力或真空度、漏氣率均會影響擴散焊接頭質(zhì)量。常用保護氣體是氬氣，對有些材料也可用高純氮氣、氫氣或氦氣。

(1)作業(yè)前檢查機體外殼應(yīng)無漏電。

(2)起動前，應(yīng)先接通控制線路的轉(zhuǎn)向開關(guān)和焊接電流的小開關(guān)，并調(diào)整焊接參數(shù)使之符合工藝要求，最后接通電源。

(3)焊機通電后，應(yīng)檢查電氣設(shè)備、操作機構(gòu)及機體外殼有無漏電現(xiàn)象。

(4)焊接操作及配合人員必須按規(guī)定穿戴勞動防護用品，并必須采取防止觸電、高空墜落、火災(zāi)等事故的安全措施。

(5)戶外使用的焊機，應(yīng)設(shè)有防雨、防潮、防曬的機棚，并應(yīng)裝設(shè)相應(yīng)的消防器材。

(6)上、下焊件要拿穩(wěn)，雙手應(yīng)與電極保持一定距離，手指不能置于兩待焊焊件之間，以免灼傷。

(7)工作結(jié)束后，關(guān)閉加熱系統(tǒng)、氣體保護系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、加壓系統(tǒng)，再關(guān)閉總電源。 2100433B

將焊件緊密貼合﹐在一定溫度和壓力下保持一段時間﹐使接觸面之間的原子相互擴散形成聯(lián)接的焊接方法。影響擴散焊過程和接頭質(zhì)量的主要因素是溫度﹑壓力﹑擴散時間和表面粗糙度。焊接溫度越高﹐原子擴散越快。焊接溫度一般為材料熔點的0.5～0.8倍。根據(jù)材料類型和對接頭質(zhì)量的要求﹐擴散焊可在真空﹑保護氣體或溶劑下進行﹐其中以真空擴散焊應(yīng)用最廣。為了加速焊接過程﹑降低對焊接表面粗糙度的要求或防止接頭中出現(xiàn)有害的組織﹐常在焊接表面間添加特定成分的中間夾層材料﹐其厚度在0.01毫米左右。擴散焊接壓力較小﹐工件不產(chǎn)生宏觀塑性變形﹐適合焊后不再加工的精密零件。擴散焊可與其他熱加工工藝聯(lián)合形成組合工藝﹐如熱耗-擴散焊﹑粉末燒結(jié)-擴散焊和超塑性成形-擴散焊等。這些組合工藝不但能大大提高生產(chǎn)率﹐而且能解決單個工藝所不能解決的問題。如超音速飛機上各種鈦合金構(gòu)件就是應(yīng)用超塑性成形-擴散焊制成的。擴散焊的接頭性能可與母材相同﹐特別適合於焊接異種金屬材料﹑石墨和陶瓷等非金屬材料﹑彌散強化的高溫合金﹑金屬基復(fù)合材料和多孔性燒結(jié)材料等。擴散焊已廣泛用於反應(yīng)堆燃料元件﹑蜂窩結(jié)構(gòu)板﹑靜電加速管﹑各種葉片﹑葉輪﹑沖模﹑過濾管和電子元件等的制造。

參考書目

﹒Φ﹒卡札柯夫著﹐何康生﹑孫國俊譯﹕《材料的擴散焊接》﹐國防工業(yè)出版社﹐北京﹐1982。

擴散釬焊是用兩個分離的工件，其焊合面要加工到“鏡面”，以保證端面充分接觸，然后加熱到高溫（一般在真空條件下），通過原子間的擴散而實現(xiàn)焊接。

擴散焊的特點是，母材雖不熔化，但工件焊合面必須高精度加工。不需用焊接材料（或釬料）。為防止工件高溫氧化，一般必須在真空中進行。

《釬焊與擴散焊》系統(tǒng)闡述了釬焊與擴散焊基本原理和接頭形成過程，釬料和釬劑的特性，常用釬焊方法及設(shè)備，釬焊工藝工程以及鋼鐵材料、有色金屬、高溫合金、高硬度耐磨材料的釬焊與擴散焊的特點等。書中內(nèi)容反映出近年來釬焊與擴散焊技術(shù)研究的新進展，焊接生產(chǎn)和研究中一些先進的技術(shù)成果和成功的經(jīng)驗，特別是一些新工藝、新型焊接用材料的開發(fā)。

《釬焊與擴散焊》主要供高等學(xué)校材料成型及控制工程、材料加工（焊接方向）和焊接技術(shù)與工程等專業(yè)的師生使用，也可供從事與焊接材料開發(fā)和焊接技術(shù)相關(guān)的科研院（所）和企事業(yè)單位的科研人員參考。