表2-3-10是WorkhorseⅡ型和Centorr6—1650—15T型真空扩散连接设备的主要性能指标。图2-3-63 感应加热扩散焊机原理示意图图2-3-64 感应加热扩散连接设备3.超塑成形-扩散连接设备此类设备是由压力机和专用加热炉组成,可分为两大类。超塑成形-扩散用模具及工件置于两陶瓷平台之间,可以将待连接零件密封在真空容器内进行加热。高压氩气经气体调压阀,向装有工件的模腔内或袋式毛坯内供气,以获得均匀可调的扩散连接压力和超塑成形压力。......
2023-06-26
不论何种加热类型的扩散连接设备,均由以下全部或其中的几部分组成。
1.真空系统
真空系统包括真空室、机械泵、扩散泵、管路、切换阀门和真空计。真空室的大小应根据焊接工件的尺寸确定,对于确定的机械泵和扩散泵,真空室越大,抽到10-3Pa所需的时间就越长。一般情况下,机械泵能达到的真空度为10-1Pa,扩散泵可以达到10-3~10-5Pa真空度。为了缩短抽真空的时间,一般还要在机械泵和扩散泵之间增加一级增压泵(也称罗斯泵)。
2.加热系统
高频感应扩散焊接设备采用高频电源加热,工作频率为60~500kHz,由于趋肤效应的作用,该类频率区间的设备只能加热较小的工件。对于较大或较厚的工件,为了缩短感应加热时间,最好选用500~1000Hz的低频焊接设备。感应线圈由铜管制成,内通冷却水,其形状可根据焊件的形状进行设计,但一般为环状,线圈可选用1匝或多匝。在焊接非导电的陶瓷等材料时,应采用间接加热的方法,可在工件和感应线圈之间加圆筒状石墨导体,利用石墨导体产生的热量进行焊接加热。
电阻加热真空扩散连接设备采用辐射加热的方法进行连接,加热体可选用钨、钼或石墨材料。真空室中应有耐高温材料(一般用多层钼箔)围成的均匀加热区,以便保持温度均匀。
3.加压系统
为了使被连接件之间达到密切接触,扩散连接时要施加一定的压力。对于一般的金属材料,在合适的扩散连接温度下,采用的压力范围为1~100MPa。对于陶瓷、高温合金等难变形的材料,或加工表面粗糙度较大,或当扩散连接温度较低时,才采用较高的压力。扩散连接设备一般采用液压或机械加压系统,在自动控制压力的扩散连接设备上,一般装有压力传感器,以此实现对压力的测量和控制。
4.控制系统
控制系统主要实现温度、压力、真空度及连接时间的控制,少数设备还可以实现位移测量及控制。温度测量采用镍铬-镍铝、钨-铑、铂-铂铑等热电偶,测量范围为293~2573K,控制精度范围为±(5~10)K。采用压力传感器测量施加的压力,并通过和给定压力比较进行调节。控制系统多采用计算机编程自动控制,可以实现连接参数显示、存储、打印等功能。
5.冷却系统
为了防止设备在高温下损坏,对扩散泵、感应加热线圈、电阻加热电极、辐射加热的炉体等应按照要求通水冷却。
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表2-3-10是WorkhorseⅡ型和Centorr6—1650—15T型真空扩散连接设备的主要性能指标。图2-3-63 感应加热扩散焊机原理示意图图2-3-64 感应加热扩散连接设备3.超塑成形-扩散连接设备此类设备是由压力机和专用加热炉组成,可分为两大类。超塑成形-扩散用模具及工件置于两陶瓷平台之间,可以将待连接零件密封在真空容器内进行加热。高压氩气经气体调压阀,向装有工件的模腔内或袋式毛坯内供气,以获得均匀可调的扩散连接压力和超塑成形压力。......
2023-06-26
图中Ci为中间层成分,CP.M.为母材成分,Cl为液相线成分,CS为固相线成分,Tmi为中间层熔点,Tmb母材熔点,TB连接温度,CP′.M.接头成分。与一般的固相扩散连接相比,液体金属原子的运动较为自由,且易于在母材表面形成稳定的原子排列而凝固,使界面的紧密接触变得容易,可大幅度降低连接压力。液相扩散连接大致可分为以下3个阶段:液相的生成 将中间扩散夹层材料夹在被连接表面之间,施加一定的压力,或依靠工件自重使其相互接触。......
2023-06-26
Al2O3短纤维增强6063铝基复合材料固相扩散连接时,表面应进行电解处理,使增强相纤维凸出基体表面,在连接过程中使纤维插入另一侧母材中,可显著提高接头强度。采用透射电镜对比分析铝基复合材料母材以及扩散连接接头区域基体与增强相的界面状态时可知,基体与增强相的界面出现微量界面反应物,但未明显改变增强相形貌。用TiSi2作中间层扩散连接C/C复合材料时,接头中出现了液相,具有固相扩散和液相扩散连接的特点。......
2023-06-26
扩散连接参数主要有温度、压力、时间、气氛环境和试件的表面状态,这些因素之间相互影响、相互制约,在选择焊接参数时应统筹考虑。此外,扩散连接时还应考虑中间层材料的选用。对瞬时液相扩散连接温度的选择,常在可生成液相的最低温度附近,温度过高将引起母材的过量溶解。......
2023-06-26
缺少数值模拟的基本数据 由于陶瓷和金属钎焊及扩散连接时,界面容易出现多层化合物,这些化合物层很薄,对接头性能影响很大。图2-3-45是SiC/Ti界面的反应生成物随连接时间与温度的关系曲线。从断面组织分析可知,1373K的断面非常平坦;1473K的断面凹凸较多,SiC断面上粘有较多的块状反应相Ti5Si3Cx+TiC。选取1773K、3.36ks的最佳连接条件进行接合,测量接头的高温抗剪强度。......
2023-06-26
镍基高温合金的热强性好、变形阻力大,扩散连接时要实现可靠的物理接触,必须提高连接温度或增大连接压力。特别是镍基高温合金表面含有Ti和Al的氧化膜,而且Ni在高温下也容易生成NiO,这些氧化膜性能都比较稳定,增加了扩散连接的难度。......
2023-06-26
材料的超塑性成形和扩散连接的温度在同一温度区间,因此可以把成形与连接放在一起进行,而构成超塑性成形扩散连接工艺。图2-3-10 成分均匀化过程及元素的浓度分布变化超塑性成形扩散连接的典型结构如图2-3-11所示。图2-3-11a是单层加强结构件,即在超塑性成形件5上用扩散连接方法连接加强板3,以增加结构的刚度和强度。图2-3-11c为多层板结构,10为中间层板坯,11为超塑性成形的三层结构件,这种结构常用做飞机翼面、机身、壁板等。......
2023-06-26
典型异种金属的扩散连接工艺见表2-3-5。表2-3-5 常用异种金属的扩散连接参数铜与钢的扩散连接 飞机发动机的精密摩擦副、止动盘等构件要求将锡青铜和钢连接在一起,该类材料采用熔焊容易产生气孔,采用钎焊方法会降低接头的耐蚀性,因此,常常采用扩散连接。图2-3-38 连接温度对锡青铜/钢接头强度的影响2.TiAl与金属的扩散连接TiAl与40Cr钢的扩散连接 图2-3-39是不同连接温度下的TiAl/40Cr接头的金相照片。......
2023-06-26
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