焊接压力的物理作用及应用

2023-06-26 理论教育版权反馈

【摘要】：众所周知，焊接过程的本质就是通过适当的物理-化学过程，使两个分离表面的金属原子接近到晶格距离，形成金属键，从而使两金属连为一体，达到焊接的目的。但是，由于有压力的作用，提高了焊接接头的质量。例如，铝在室温下其对接端面的变形度要达到60%以上才可以实现焊接（冷压焊），而当对接端面被加热至400℃时，则只需8%的变形度就能实现焊接。显然，冷压焊时所需压力为最大，扩散焊时为最小，而熔焊时则不需要压力。

众所周知，焊接过程的本质就是通过适当的物理-化学过程，使两个分离表面的金属原子接近到晶格距离（0.3～0.5nm），形成金属键，从而使两金属连为一体，达到焊接的目的。这一适当的物理-化学过程，在压焊中是通过对焊接区施加一定的压力而实现的。压力的大小同材料的种类、所处温度、焊接环境和介质等有关，而压力的性质可以是静压力、冲击压力或爆炸力。

在少数压焊过程中（点焊、缝焊等），焊接区金属熔化并同时被施加压力，发生加热→熔化→冶金反应→凝固→固态相变→形成接头的过程，类似于熔焊。但是，由于有压力的作用，提高了焊接接头的质量。

多数压焊过程中，焊接区金属仍处于固相状态，依赖于在压力（不加热或伴以加热）作用下产生的塑性变形、再结晶和扩散等作用形成接头。这里强调了压力对形成接头的主导作用。但是，对加热可促进焊接过程的进行和更易于实现焊接，也应予以充分注意。因为加热可提高金属的塑性，降低金属变形阻力，显著减小所需压力。同时，加热又能增加金属原子的活动能力和扩散速度，促进原子间的相互作用。例如，铝在室温下其对接端面的变形度要达到60%以上才可以实现焊接（冷压焊），而当对接端面被加热至400℃时，则只需8%的变形度就能实现焊接（电阻对焊）。当然，此时所施加的压力也将大为降低。压力和加热温度之间存在着一定关系，如图2-1-1所示，焊接区金属加热的温度越低，实现焊接所需的压力就越大。显然，冷压焊时所需压力为最大，扩散焊时为最小，而熔焊时则不需要压力。一般来说，这种固相焊接接头的质量，主要取决于对表面氧化膜（室温下其厚度为1～5nm）和其他不洁物在焊接过程中被清除的程度，并总是与接头部位的温度、压力、变形和若干场合下的其他因素（如超声波焊接时的摩擦、扩散焊时的真空度等）有关。

图2-1-1 压力与加热温度的关系

Ⅰ—冷压焊区 Ⅱ—非焊接区 Ⅲ—扩散焊区 Ⅳ—热压焊区 Ⅴ—熔焊区 T_m—熔点 T_r—再结晶温度

焊接压力的物理作用及应用

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