釬焊是一種古老的連接方法，經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的發(fā)展過(guò)程，在各種焊接方法發(fā)明后，曾出現(xiàn)用其它焊接方法代替釬焊的趨勢(shì)。然而，近幾十年，釬焊在現(xiàn)代技術(shù)的基礎(chǔ)上獲得了極大的發(fā)展和日益廣泛的應(yīng)用。無(wú)論在釬焊方法上，還是釬料及釬劑成分上都不斷有新的進(jìn)展。它在航天、航空、汽車(chē)、化工、機(jī)械、電子和家電等軍用和民用工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，是當(dāng)今高技術(shù)中一項(xiàng)精密的連接技術(shù)。釬焊與熔焊和壓焊共同構(gòu)成了現(xiàn)代焊接技術(shù)的三大主要組成部分。
　　真空釬焊是在真空氣氛中，不用釬劑而進(jìn)行釬焊的一種方法。其釬焊原理是通過(guò)將零件和釬料加熱，使液相線溫度比母材固相線溫度低的釬料熔化，利用液態(tài)針料潤(rùn)濕母材，填充接頭間隙并與母材相互溶解和擴(kuò)散而將零件連接起來(lái)。
　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在未來(lái)工業(yè)中將越來(lái)越多地采用新材料、新結(jié)構(gòu)和新制造技術(shù)，連接技術(shù)作為制造技術(shù)的一個(gè)分支也將得到迅速發(fā)展。真空釬焊作為重要的連接技術(shù)，對(duì)于新材料的連接及復(fù)雜精細(xì)結(jié)構(gòu)件的制造，具有獨(dú)特的優(yōu)越性和靈活性。
　　1Inconel718高溫合金釬焊的工藝特性Inconel718性能特點(diǎn)：在650℃以下有屈服強(qiáng)度高和塑性好的特點(diǎn)，并有較高的耐蝕、耐輻照和抗氧化性能。焊接性好，易于成形。
　　為了提高Inconel718合金焊接接頭的塑和韌性，開(kāi)發(fā)了具有良好力學(xué)性能和熱加工性能的鎳基高溫合金焊接材料。通過(guò)適當(dāng)調(diào)整Inconel718高溫合金中的碳和鈮含量，并在一定工藝參數(shù)下進(jìn)行熔敷，然后再進(jìn)行擴(kuò)散退火、固溶和時(shí)效處理。
　　根據(jù)Inconel718合金釬焊工藝要求，高溫真空釬焊設(shè)備應(yīng)具有如下工藝參數(shù)要求。
　　1.1真空度真空度分為冷態(tài)真空度和熱態(tài)真空度。
　　冷態(tài)真空度是為了防止釬焊工件及爐內(nèi)的元件被氧化。
　　熱態(tài)真空度又稱(chēng)為工作真空度，是指從開(kāi)始加熱到充氣冷卻這段時(shí)間內(nèi)的爐內(nèi)真空度，這是由于加熱時(shí)，工件和夾具要析出氣體。同時(shí)使用的膏狀釬料和粘帶釬料也會(huì)由于粘結(jié)劑的揮發(fā)而產(chǎn)生氣體。這些析出的氣體都會(huì)不同程度地降低冷態(tài)真空度。但是在釬焊溫度下，要求爐內(nèi)真空度基本恢復(fù)到冷態(tài)真空度，所以在釬料固相線以下50℃～100℃增加穩(wěn)定溫度和保持時(shí)間來(lái)恢復(fù)真空度。
　　1.2加熱速率加熱速率是為了保證工件析出的氣體和釬料揮發(fā)的氣體能夠被充分地抽出，同時(shí)還要使工件受熱均勻，減少或防止驟熱產(chǎn)生的應(yīng)力引起的變形。
　　1.3穩(wěn)定溫度和保持時(shí)間穩(wěn)定溫度和保持時(shí)間是指釬焊時(shí)加熱到接近釬料固相線附近的溫度，并在此時(shí)暫停加熱，保持這一溫度一段時(shí)間。其目的是為了減少組件的溫度梯度，使組件各部分的溫度得以均勻。
　　1.4釬焊溫度釬焊溫度是釬焊過(guò)程的主要參數(shù)之一。在釬焊溫度下，既要保證釬料完全熔化，在毛細(xì)作用下填充接頭間隙，并與母材進(jìn)行冶金作用；同時(shí)還應(yīng)完成母材熱處理程序中某一工序，提高釬焊接頭力學(xué)性能。
　　1.5釬焊保溫時(shí)間釬焊保溫時(shí)間是釬料填充間隙和控制合金化作用的重要階段，對(duì)于接頭強(qiáng)度的影響與釬焊溫度具有類(lèi)似的特性。一定的保溫時(shí)間是釬料同母材相互擴(kuò)散并形成牢固結(jié)合所必需的。
　　1.6冷卻速率冷卻速率對(duì)接頭質(zhì)量有很大影響。冷卻速率過(guò)慢會(huì)引起母材的品粒長(zhǎng)大；冷卻速率過(guò)快有利于細(xì)化焊縫組織，減少枝晶偏析，從而提高接頭強(qiáng)度。但過(guò)快的冷卻速度也會(huì)由于熱應(yīng)力而產(chǎn)生裂紋。
　　1.7出爐溫度出爐溫度過(guò)高會(huì)引起工件表面氧化，同時(shí)還會(huì)造成爐膛加熱元件的污染。
　　2高溫真空釬焊設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為了滿(mǎn)足高溫合金的釬焊工藝，解決其關(guān)鍵技術(shù)，我們?cè)谠O(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、熱工設(shè)計(jì)、控溫方式、熱變形精度影響和冷卻速度等方面都采取了一系列的措施，尤其是多面多區(qū)多控制技術(shù)的運(yùn)用，使溫度均勻性能夠達(dá)到高精度控溫。
　　釬焊設(shè)備主要組成部分包括爐體、加熱室、鎂捕集器、真空系統(tǒng)、強(qiáng)冷系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)和電氣控制等。
　　2.1爐體設(shè)計(jì)爐體為水平臥式圓形柱體，采用雙層夾套冷壁結(jié)構(gòu)，由雙層厚鋼板（為達(dá)到高的真空度，內(nèi)外壁材料均選用優(yōu)質(zhì)不銹鋼）卷筒后法蘭焊接而成，此結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，不易變形和錯(cuò)位，而且焊縫少，可以保證密封性能。夾套內(nèi)通循環(huán)冷卻水，并設(shè)有冷卻水通道，使得爐筒內(nèi)冷卻水運(yùn)行通暢，使?fàn)t體在使用過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生熱變形。
　　爐體上裝有水冷電極、測(cè)溫?zé)犭娕?、充放氣裝置、壓力表和吊環(huán)等。并在側(cè)筒上設(shè)置工件溫度檢測(cè)接口，可以連接多支工件熱電偶，該接口還可以用于爐溫均勻性的檢測(cè)。
　　爐門(mén)為前開(kāi)門(mén)夾套冷壁結(jié)構(gòu)，采用雙層橢圓封頭（內(nèi)外層壁材料均為優(yōu)質(zhì)不銹鋼）與圓形法蘭焊接而成，此結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，可以耐很高的正負(fù)壓，保證長(zhǎng)期使用不變形。法蘭上裝有O形密封圈，關(guān)緊爐門(mén)即可抽真空。在爐門(mén)中部裝有觀察窗，用于觀測(cè)爐內(nèi)情況，同時(shí)配有電極引入和控溫引入等裝置。
　　爐門(mén)為側(cè)向開(kāi)啟形式，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈與爐體相連。
　　轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈為上下和前后可調(diào)節(jié)形式，便于安裝調(diào)節(jié)。
　　預(yù)緊機(jī)構(gòu)采用手輪手動(dòng)壓緊形式。
　　2.2加熱室設(shè)計(jì)加熱室是真空釬焊設(shè)備的心臟，釬焊設(shè)備各部分的設(shè)計(jì)都圍繞著它進(jìn)行。它決定著爐體的結(jié)構(gòu)形式、幾何尺寸、真空系統(tǒng)的配置、加熱功率的大小、電控方式、升、降溫速率和溫度均勻性等。關(guān)系到整體設(shè)備的合理性、技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)性，也是保障釬焊工藝質(zhì)量的基礎(chǔ)。
　　作為關(guān)鍵技術(shù)的溫度均勻性在高溫釬焊中起著及其重要的作用，在工作區(qū)域內(nèi)溫度均勻有利于獲得圓角均勻、光滑及牢固結(jié)合的釬焊接頭。如果溫度低于焊料熔點(diǎn)溫度釬料不能完全熔化，溫度高于焊料熔點(diǎn)溫度，焊料就會(huì)流失。因此控制工作區(qū)內(nèi)爐溫均勻性±3℃就成為該設(shè)備的重點(diǎn)，采取五區(qū)加熱和五區(qū)控溫來(lái)保證爐溫均勻性。
　　該設(shè)備加熱室為圓形結(jié)構(gòu)，主要由加熱元件、輻射屏、絕熱層和爐床等部件構(gòu)成。大多數(shù)設(shè)備都采用三區(qū)加熱，一點(diǎn)控溫，爐溫均勻性只能達(dá)到±5℃，而我們的設(shè)備為了保證爐溫均勻性在±3℃之內(nèi)，采用了五區(qū)加熱，即在加熱室內(nèi)布置了五組加熱帶，門(mén)上一組，底屏一組，側(cè)筒上布置三組。每組加熱帶對(duì)應(yīng)有一根控溫?zé)犭娕?，分別與各自控溫儀表相連，測(cè)量各自的溫度，并根據(jù)主控溫度儀表的設(shè)定來(lái)控制各加熱區(qū)間在某段時(shí)間內(nèi)按一定升溫速度加熱來(lái)達(dá)到某一設(shè)定值，若某加熱帶低于設(shè)定的升溫速度，此時(shí)該控溫儀表反饋給PLC，PLC再控制晶閘管調(diào)壓器輸出電流，從而控制加熱帶溫度，這樣就能很精確地控制各組加熱帶。采用這種控溫方式，能夠很好解決由于恒溫區(qū)面積大爐內(nèi)溫度不均勻問(wèn)題。
　　2.3強(qiáng)冷系統(tǒng)為了提高生產(chǎn)率，保證焊接質(zhì)量，縮短工件在爐內(nèi)的冷卻時(shí)間，必須采取有效的循環(huán)冷卻措施。關(guān)于循環(huán)冷卻的方式大體上可以分為兩種：一種是換熱器放在爐殼內(nèi)的所謂內(nèi)循環(huán)方式；另一種是換熱器置于爐外即所謂外循環(huán)方式。本爐設(shè)計(jì)時(shí)考慮節(jié)省空間，減小占地面積，采用了內(nèi)循環(huán)冷卻方式，主要由高壓大風(fēng)量離心風(fēng)機(jī)、水冷式翅片管換熱器和強(qiáng)冷風(fēng)道等組成。
　　2.4鎂捕集器設(shè)計(jì)為了防止焊接過(guò)程中產(chǎn)生的蒸氣進(jìn)入真空抽氣機(jī)組污染油擴(kuò)散泵，在抽氣機(jī)組與爐體之間配置捕集器，捕集器由冷卻水管與散熱片組成?？梢苑奖悴鹣卤阌诰S修，捕集器同時(shí)還可以防止擴(kuò)散泵油返至爐體污染被處理工件2.5真空系統(tǒng)真空度在釬焊中起著保護(hù)、除氣和凈化的作用。
　　獲得高的真空度又是真空釬焊的一大關(guān)鍵問(wèn)題，以往我們采用的是國(guó)產(chǎn)機(jī)組，通過(guò)多次使用，我們發(fā)現(xiàn)它存在著返油、漏氣和使用壽命短等很多問(wèn)題，不能完全滿(mǎn)足某些產(chǎn)品的工藝性能要求，而該設(shè)備采用了具有很大抽速、高極限真空度、高效冷卻的機(jī)組，大大地縮短了抽空時(shí)間，提高了真空泵的使用壽命，同時(shí)也解決了返油和漏氣等很多問(wèn)題。
　　對(duì)于真空設(shè)備，我們更重視壓升率這個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，采用大抽速的機(jī)組可以提高抽氣速度，但是爐內(nèi)真空度的質(zhì)量不一定能提高。為了保證真空度的質(zhì)量，在爐體加工過(guò)程中，我們處處注意焊縫的焊接質(zhì)量，盡量避免漏點(diǎn)，并盡可能減少焊縫。漏點(diǎn)檢測(cè)也很重要，以往傳統(tǒng)檢漏方法不僅反應(yīng)慢，而且設(shè)備必須抽到高真空才能檢漏，這給檢漏工作帶來(lái)了很多不變?，F(xiàn)在我們采用氦質(zhì)譜檢漏儀，操作簡(jiǎn)單，測(cè)量精度高，可以檢測(cè)到10-8數(shù)量級(jí)的漏率，反應(yīng)時(shí)間只有1s～2s的時(shí)間，同時(shí)還具有聲音報(bào)警功能。
　　這不僅大大提高了工作效率，而且還保證了真空度的質(zhì)量，使得設(shè)備的壓升率能夠達(dá)到0.2Pa/h.
　　為滿(mǎn)足該設(shè)備極限真空度5×10-4Pa和壓升率為0.2Pa/h的技術(shù)要求，我們采用了以油擴(kuò)散泵作為主真空泵，前級(jí)泵選用旋片式機(jī)械真空泵，同時(shí)配合一臺(tái)合適的羅茨泵組成三級(jí)高真空抽氣機(jī)組。
　　2.6測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量系統(tǒng)包括溫度、時(shí)間和壓力（真空度）的測(cè)量及控制。溫度測(cè)量是在穿過(guò)輻射屏靠近工作區(qū)外裝設(shè)熱電偶敏感元件，用來(lái)控制溫度。常用的熱電偶為“鉑-鉑 銠13”或“鉑-鉑 銠10”。
　　真空度的測(cè)量用真空計(jì)。電阻真空計(jì)測(cè)量范圍為低中真空，電離真空計(jì)測(cè)量范圍為高真空和超高真空。真空釬焊爐要同時(shí)使用上述兩種真空計(jì)，也可以使用復(fù)合真空計(jì)。
　　2.7電氣控制多區(qū)加熱元件的電源是由獨(dú)立的磁性調(diào)壓器供給?？刂撇糠质怯煽煽毓韬臀⑻幚頇C(jī)組成的溫度可編程控制與PLC組成的機(jī)械動(dòng)作可編程控制組成，能夠?qū)崿F(xiàn)以下功能：（1）溫度可編程控制，由溫控制儀完成；（2）溫度和真空度實(shí)時(shí)記錄與顯示，實(shí)時(shí)記錄顯示兩種溫度，控制熱電偶溫度和工件熱電偶溫度，工件熱電偶監(jiān)測(cè)工件焊縫內(nèi)部溫度，可以在線掌握工件狀況，及時(shí)調(diào)整溫度工藝參數(shù)；（3）真空泵運(yùn)轉(zhuǎn)、真空開(kāi)關(guān)及其它機(jī)械動(dòng)作可編程控制；（4）斷水、斷電、超溫、過(guò)流、斷流和誤操作現(xiàn)象等均采用報(bào)警和互連鎖保護(hù)。
　　3結(jié)論目前我們生產(chǎn)的高溫真空釬焊設(shè)備，具有溫度均勻性好（±3℃）、真空度高和壓升率好（0.2Pa/h）等優(yōu)點(diǎn)。該設(shè)備的研制生產(chǎn)有著很大的發(fā)展前景，同時(shí)也為高溫釬焊工藝技術(shù)進(jìn)步起到了積極的推動(dòng)作用。 來(lái)源:http://www.dianhanji.org/ypnew_view.asp?id=464