郑远谋等人在总结前人的基础上提出了,爆炸焊作为一种新型的特殊焊接方法,在焊接异种金属时,还有许多问题值得我们更加深入的探索与研究。同时并提出了爆炸焊焊接异种金属会是一个不错的选择,值得今后大力推广和应用【4-5】。
1.3.4 钎焊
钎焊是使用比两种金属熔点都低的金属材料作为钎料。将钎料加热使其到达液态状态,利用液态钎料润滑需连接金属之间的缝隙,填充间隙,冷却凝固实现焊接的一种方法。铜钢钎焊过程中,两种金属没有发生熔化,熔化的只有钎料,这可以避免大量生成金属间化合物。而且钎料的熔点低于金属的熔点,这个过程中熔化的只有钎料,所以焊接参数可控性好。可以控制钎料的成分从而控制钎料与界面的反应程度,这样可以获得焊接接头的质量比较好。但是通过钎焊来实现金属的连接,本身它的成本比较高、焊接的效率低下、而且焊接受到焊材的尺寸形状影响比较大,只适用于小数量的生产,不适用于大批量生产。
瑞士科学家Roulin等人在600摄氏度的情况下,使用的钎料为共晶钎料Fe-12Si,钎剂为氟化物钎剂K3FeF6-KFeF4。发现炉中钎料与母材界面存在两种不同的反应层FeSiFe5和FeCu3,还发现钎料中硅元素是导致金属间化合物生成的主要原因,而且金属间化合物的厚度受保温时间的影响,如果保温时间变长,金属间化合物的厚度也会变厚;同样如果保温时间变短,那么金属间化合物的厚度就会变薄。后来通过剪切试验得出最大剪切强度为21 MPa【6-7】。
日本科学家Naka等人保持温度663K的情况下,使用超声波钎焊进行异种金属连接试验。当钎料选择的是Zn-Al钎料时,发现界面处存在多种不同的反应层。试验发现,如果将超声应用的时间缩短,反应层主要金属间化合物的含量是富铝的【8-9】;而如果延长超声作用时间,在界面处的反应层就会发现存在着富铁金属间化合物。后来通过剪切试验发现,富铁化合物对提高接头强度有重要影响。所以如果延长超声作用时间,在界面处的反应层就会出现富铁金属间化合物,因此焊接接头强度就会加强。如果缩短超声作用时间,在界面处的反应层就会出现富铝金属间化合物,因此焊接接头强度就会减弱【10-11】。
1.3.5 扩散焊
扩散焊是把焊件紧密贴合,在一定温度下保持一定的压力,随着时间的推移金属面两边的原子扩散到另一侧,从而实现将金属连接的焊接方法。这种焊接方法对于异种金属焊接,能够得到优质的焊接接头,但是焊接必要时要在真空中进行,而且扩散速度也比较慢。焊接过程要保持很长时间的温度,焊接效率很低,不能进行大批量的生产使用。
Calderon等人通过对异种金属焊接在使用扩散焊的时候,在对焊接接头进行了效性的处理,然后分析了在进行扩散焊时焊接接头受到化合物层的影响【12-13】。发现焊接后进行时效性处理是同时伴随着化合层的生成。指出焊接接头的强度与化合物层的厚度呈反比,如果化合物层的厚度增加,那么焊接接头的强度就会相应的减弱;如果化合物层的厚度减弱,那么焊接接头的强度就会相应的增强。
1.3.6 其他一些焊接方法
对铜钢一种材料的焊接,还可以选用真空电子束焊、激光焊等方法。对于铜钢异种金属的焊接,可以获得优质焊接接头。但是存在生产成本高、生产效率地下等问题,一般只适用于小件且要求焊接质量高的,并不广泛应用于大批量工业生产。
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