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CN104439590A - 一种6061铝合金和az31b镁合金的钎焊工艺 - Google Patents

一种6061铝合金和az31b镁合金的钎焊工艺 Download PDF

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Abstract

一种6061铝合金和AZ31B镁合金的钎焊工艺,属于铝、镁合金的钎焊工艺。该工艺是将经过原材料检验合格的铝合金、镁合金及Zn-12Cd片状钎料准备好,首先用砂纸去除掉6061铝合金、AZ31B镁合金及钎料表面的氧化层,然后将钎料两面及铝合金和镁合金用砂纸打磨的表面用酒精清洗,把钎料放在铝合金和镁合金之间,用夹具把它们固定好,放入到KTF系列管式真空气氛电阻炉中,设定加热速度为6℃~10℃/min,一直加热到310℃~335℃,然后再设定加热速度为2℃~8℃/min,一直加热到365℃~390℃,保温40min~70min,接下来冷却到260℃,保温30min,最后随炉冷却到室温可得到焊件。该6061铝合金和AZ31B镁合金的钎焊工艺,操作成本低,容易实现,而且获得的钎焊接头性能优异,钎焊扩大了镁合金和铝合金的应用领域。

Description

一种6061铝合金和AZ31B镁合金的钎焊工艺
技术领域
本发明涉及一种铝、镁合金的钎焊工艺,特别是一种6061铝合金和AZ31B镁合金的钎焊工艺。
背景技术
随着工业技术的发展,对汽车、飞机的性能要求越来越高,降低结构重量成为提高性能的重要措施,镁合金和铝合金具有密度低、比强度高、比刚性高等优点,是最佳的飞机、汽车、船舶等结构的。但是由于镁合金和铝合金应用的广泛性和交叉性,以及在某些场合对其特殊性能的要求,将镁、铝及其合金连接形成复合结构就显得十分必要,这样既可降低结构重量,又可节约材料。特别是目前铝合金已得到较为广泛的应用,镁合金作为结构材料在应用中必将涉及到与铝合金的连接。
钎焊是使用比工件熔点低的金属材料作钎料,将工件和钎料加热到高于钎料熔点、低于工件熔点的温度,利用液态钎料润湿工件,填充接口间隙并与工件实现原子间的相互扩散,从而实现焊接的方法。钎焊包括软钎焊和硬钎焊,由于软钎焊的温度不超过450℃,基体金属不熔化,不产生界面反应,避免了高温加热对被连接材料的影响。硬钎焊包括保护气氛炉中钎焊、真空钎焊、电阻钎焊、浸沾钎焊和共晶反应钎焊连接。
在所用的焊接放方法中,只有钎焊可用于大面积的一次性焊接成型,同时其焊接方法也简单易操作,可用于在材料表面焊接异种金属来改善材料表面的力学性能。由于镁合金和铝合金的氧化膜严重,钎剂的选择是重要的问题。而且,镁合金易腐蚀,到现在为止,采用钎剂的异种金属镁合金和铝合金的研究仍没有报道。
德国开姆尼斯工业大学的Wielage B.等人使用不同成分比例的MgAlZn钎料对镁/铝异种金属进行了超声波辅助钎焊。结果表明:接头在镁基体侧界面有一层镁基固溶体过渡层,在铝基体侧则形成了一层Mg17Al12,接头区是由镁固溶体及二元和三元金属间化合物组成。
刘黎明等人采用经济可行的锌基钎料钎焊连接AZ31B镁合金和6061铝合金板,接头剪切强度为45MPa,接头中没有产生镁铝金属间化合物。富锌区和贫镁区交界处形成的反应层将镁基体与邻近的钎焊区连接在一起,反应层中只有少量的MgZn2金属间化合物,对接头性能影响不大。铝基体与钎焊区之间是一层很薄的AlZn固溶体,通过该方法有效避免了镁铝金属间化合物的产生。
大连理工大学谭锦红等人以镁合金(AZ31)和铝合金(6061)接触反应钎焊为研究对象,采用Zn作为钎料能获得较好的接头性能,由于镁和铝的活泼性,采用接触反应钎焊焊接镁合金和铝合金的过程中不可避免地会出现金属间化合物。界面研究结果表明,在适当工艺条件下,锌钎料层的加入通过控制锌层的厚度能控制过渡区域的宽度,接头强度有一定提高。
发明内容
技术问题:本发明的目的是要提供一种金属流线组织良好、壁厚均匀及机械、力学性能良好的6061铝合金和AZ31B镁合金的钎焊工艺。
技术方案:本发明的目的是这样实现的,该铝、镁合金的钎焊工艺采用KTF系列管式真空气氛电阻炉加热进行钎焊,制备出优异性能的铝镁异种合金焊接构件;
具体步骤如下:
a.首先根据材料标准核对原材料质量证明书内容是否正确;然后查看原材料的外观质量,原材料表面不应有下列缺陷:凹坑或凸起,保证焊接表面要光滑,最后进行化学成分、机械性能的复验,确保所用原材料的质量;
b.使用砂纸将6061铝合金、AZ31B镁合金和片状钎料Zn-12Cd的表面氧化皮严格的磨掉,以提高焊接的质量;
c.将打磨后的各材料表面的碎末用清水冲洗掉,然后用酒精清洗、烘干;
d.将片状钎料放在铝合金被打磨的表面和镁合金被打磨的表面之间,用夹具进行固定,要注意夹具的受力要均匀,大小控制在0.1Mpa~0.2Mpa范围内,钎料与铝合金之间及钎料与镁合金之间都没有间隙;
e.将固定好的焊件放入KTF系列管式真空气氛电阻炉中,设定加热速度为6℃~10℃/min,一直加热到310℃~335℃,然后再设定加热速度为2℃~8℃/min,一直加热到365℃~390℃,保温40min~70min,接下来冷却到260℃,保温30min,最后随炉冷却到室温可得到焊件;
f.用砂纸打磨掉焊件表面的氧化皮,既可得到完美的钎焊件。
有益效果:本发明利用KTF系列管式真空气氛电阻炉对铝合金和镁合金进行钎焊,该钎焊方法,扩大了镁合金和铝合金的应用领域。金属流线组织良好、壁厚均匀及机械、力学性能良好,同时也降低了材料的重量。焊后可以获得高的比强度,同时也易于切削加工,有高阻尼容量和回收利用率,广泛应用在要求质量轻、力学性能好的零件上,如:航空航天、汽车、电子、民用等领域,。
优点如下:
(1)采用KTF系列管式真空气氛电阻炉对6061铝合金和AZ31B镁合金进行钎焊,改变了传统的焊接带来的问题,该工艺扩大了铝合金和镁合金的应用领域。
(2)采用KTF系列管式真空气氛电阻炉对铝合金和镁合金进行钎焊,制作工艺简便,缩短了生产周期,降低了能耗,节约了成本。
(3)通过钎焊获得的焊件不仅性能良好,而且便于操作,安全稳定。
(4)制备出的铝镁异种合金焊件,不仅能够满足大部分构件的使用性能,而且大大降低了焊件的重量,这样更有利于使用在航空航天及汽车电子器件上面。
附图说明
图1是本发明板材焊接结果图。
图2是本发明杆材焊接结果图。
具体实施方式
本发明利用KTF系列管式真空气氛电阻炉对6061铝合金和ZA31B镁合金进行钎焊的焊接工艺:采用KTF系列管式真空气氛电阻炉加热进行钎焊,制备出优异性能的铝镁异种合金焊接构件,具体实施步骤如下:
实施例:本实例采用的铝合金为6061锻造铝合金,镁合金选用ZA31B镁合金进行试验。
a.对6061铝合金含有化学质量百分比Mg(0.8%~1.2%)、Mn<0.15%、Si(0.4%~0.8%)、Fe<0.7%、Cu(0.15%~0.4%)、Cr(0.04%~0.35%)、其他元素<0.15%、其余为Al。对AZ31B镁合金含有化学质量百分比Al(2.5%~13.5%)、Zn(0.5%~11.5%)、Mn>0.2%、Si<0.1%、Fe<0.03%、Cu<0.1%、Ni<0.005%、Ca<0.04%、其他元素<0.3%、其余为Mg,钎料用片状Zn-12Cd钎料,钎料化学质量百分比Cd(10%~12%)、Ag(5.2%~6.4%)、Cu(1%~2.4%)、其余为Zn,核对原材料质量证明书内容是否正确,然后查看原材料的外观质量,最后进行化学成分、机械性能的复验。
b.使用砂纸将6061铝合金、AZ31B镁合金和片状钎料Zn-12Cd的表面氧化皮严格的磨掉,以提高焊接的质量;
c.将打磨后的各材料表面的碎末用清水冲洗掉,然后用酒精清洗、烘干;
d.将片状钎料放在铝合金被打磨的表面和镁合金被打磨的表面之间,用夹具进行固定,要注意夹具的受力要均匀,大小控制在0.1Mpa~0.2Mpa范围内,钎料与铝合金之间及钎料与镁合金之间都没有间隙;
e.将固定好的焊件放入KTF系列管式真空气氛电阻炉中,设定加热速度为6℃~10℃/min,一直加热到310℃~335℃,然后再设定加热速度为2℃~8℃/min,一直加热到365℃~390℃,保温40min~70min,接下来冷却到260℃,保温30min,最后随炉冷却到室温可得到焊件;
f.用砂纸打磨掉焊件表面的氧化皮,既可得到完美的钎焊件;
g.这样制备的铝镁异种合金焊件,所达到的技术指标:钎焊接头强度69Mpa,显微硬度为160HV。

Claims (1)

1.一种6061铝合金和ZA31B镁合金的钎焊工艺,其特征在于:该铝、镁合金的钎焊工艺采用KTF系列管式真空气氛电阻炉加热进行钎焊,制备出优异性能的铝镁异种合金焊接构件;
具体步骤如下:
a.首先根据材料标准核对原材料质量证明书内容是否正确;然后查看原材料的外观质量,原材料表面不应有下列缺陷:凹坑或凸起,保证焊接表面要光滑,最后进行化学成分、机械性能的复验,确保所用原材料的质量;
b.使用砂纸将6061铝合金、AZ31B镁合金和片状钎料Zn-12Cd的表面氧化皮严格的磨掉,以提高焊接的质量; 
c.将打磨后的各材料表面的碎末用清水冲洗掉,然后用酒精清洗、烘干;
d.将片状钎料放在铝合金被打磨的表面和镁合金被打磨的表面之间,用夹具进行固定,要注意夹具的受力要均匀,大小控制在0.1Mpa~0.2Mpa范围内,钎料与铝合金之间及钎料与镁合金之间都没有间隙;
e.将固定好的焊件放入KTF系列管式真空气氛电阻炉中,设定加热速度为6℃~10℃/min,一直加热到310℃~335℃,然后再设定加热速度为2℃~8℃/min,一直加热到365℃~390℃,保温40min~70min,接下来冷却到260℃,保温30min,最后随炉冷却到室温可得到焊件;
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