Nghiên cứu về công nghệ hàn hợp kim nhôm

1. Phương pháp hàn hợp kim nhôm

1. Nhúng hàn

Nguyên tắc: Nhúng phôi trong muối nóng chảy hoặc vật liệu hàn để sưởi ấm, dựa vào môi trường lỏng để dẫn nhiệt.

Các tính năng: Khả năng nhiệt lớn, sưởi ấm đồng đều, biến dạng nhỏ, nhưng ô nhiễm môi trường lớn (chứa thông lượng hàn clorua), cần được làm sạch sau khi hàn. Do các yêu cầu đánh giá tác động môi trường, chỉ có một vài nhà sản xuất trong nước.

Ứng dụng: Thích hợp cho các cảnh đòi hỏi sức mạnh cao và sản xuất hàng loạt, nhưng đánh giá tổng thể là kém.

2. Brazing điểm sương thấp

Nguyên tắc: Không khí khô được sử dụng làm bầu không khí bảo vệ và thông lượng hàn có chứa fluoride phá hủy màng oxit.

Nhược điểm: Tác nhân dư cần làm sạch hóa học, quá trình này rất phức tạp và chủ yếu được sử dụng trong các bộ trao đổi nhiệt ô tô.

3. Phương pháp NOCOLOK

Nguyên tắc: Sử dụng nitơ để bảo vệ môi trường và thông lượng hàn fluoride không ăn mòn.

Ưu điểm: Không cần làm sạch sau chiến, chi phí thiết bị thấp và khoảng cách chung.

Giới hạn: Hàm lượng magiê của vật liệu cơ sở phải nhỏ hơn 0. 5%và nhiệt độ vận hành cao (lớn hơn hoặc bằng 570 độ), có thể khiến vật liệu cơ sở bị đốt cháy.

4. Brazing chân không (VB)

Nguyên tắc: Magiê trong vật liệu hàn bị bay hơi để phá hủy màng oxit và không cần tác nhân hàn. Đôi khi, magiê cũng được đặt trong lò.

Ưu điểm: Không còn chất ô nhiễm nào, khớp có khả năng chống ăn mòn tốt và bề mặt mịn.

Nhược điểm: Chi phí thiết bị cao và tiền gửi magiê trong lò cần phải được làm sạch thường xuyên.

5. Phương pháp VAW

Các tính năng: Phương pháp hóa học được sử dụng để loại bỏ màng oxit và bảo vệ nitơ (DEW Point <-65 độ).

Hạn chế: Yêu cầu tiền xử lý kiềm/rửa axit là cần thiết và chi phí xử lý cao.

6. Các công nghệ khác

Siêu âm siêu âm hỗ trợ hàn: Loại bỏ màng oxit thông qua rung động và cải thiện độ ẩm.

Laser/cảm ứng sưởi ấm: Kiểm soát nhiệt độ chính xác, phù hợp cho các cấu trúc phức tạp.

 

2. Phát triển hàn nhiệt độ thấp

1. Nhu cầu nền

◎ Chất hàn eutectic truyền thống (577 độ) phù hợp cho hợp kim 3003.

Tuy nhiên, nhiệt độ rắn của hợp kim 6061 và 7000 là thấp và nhiệt độ cao dễ dàng dẫn đến hạt thô và hòa tan.

Phát triển hàn nhiệt độ thấp có thể tránh làm mềm vật liệu cơ bản và phản ứng giao diện của các kim loại không giống nhau.

2. Hệ thống hợp kim chính

Hệ thống Al-Si-Cu-Zn: Điều chỉnh hiệu suất thông qua Cu (điểm nóng chảy) và Zn (tính lưu động), chẳng hạn như Al -10 si -20 Cu -5 Zn (Liquidus 523 độ).

Hệ thống Al-Ge-Si: GE làm giảm đáng kể điểm nóng chảy (Al -35 Ge -12 Si điểm eutectic 480 độ), nhưng chi phí cao và độ giòn lớn.

Hệ thống Zn-Al-X: Chất lỏng thấp tới 380 độ, nhưng Zn biến động và khả năng chống ăn mòn của khớp kém.

Microalloying: Thêm BI, SR, SR, RE (đất hiếm) và các yếu tố khác để tối ưu hóa khả năng lan rộng và kháng ăn mòn.

3. Tiến trình chính

Al -6. 5Si -42 Zn -0.

◎ al -10 Si -15 Cu -4 Ni: Liquidus giảm xuống 515 độ, cường độ đạt 144MPa.

 

3. Công nghệ hàn không thay đổi cho hợp kim nhôm

1. Phương pháp sửa đổi bề mặt

Bằng cách mạ hợp kim Ni hoặc Ni trên bề mặt của vật liệu hàn, màng oxit bị phá hủy (hình thành eutectic al3ni), tốn kém và chưa được sử dụng rộng rãi.

2. Phương pháp vi mô

Thêm các yếu tố như MG và BI vào vật liệu hàn (đóng vai trò là tác nhân hàn hơi), cần phải có khả năng bảo vệ nitơ tinh khiết cao (O₂<5ppm).

3. Tổng hợp thông lượng

Các tác nhân hàn rắn trộn sẵn như K₂sif₆, hoặc các tác nhân hàn mềm tự hàn (tác nhân hàn có tỷ lệ cao của hợp kim hàn), đơn giản hóa quá trình nhưng rất khó để chuẩn bị.

 

4. Xu hướng tương lai

1. Cà vạt chân không liên tục: Phát triển thiết bị hiệu quả và giảm chi phí bảo trì lò chân không.

2. Tối ưu hóa hàn nhiệt độ thấp: Giảm độ nhạy nhiệt độ và sức mạnh cân bằng và khả năng chống ăn mòn.

3. Công nghệ không thay đổi thân thiện với môi trường: Thúc đẩy công nghiệp hóa các vật liệu tích hợp hàn.