钎焊的特点:相对于熔焊与压焊,钎焊加热温度低于母材熔点,对母材的物理化学性能一般没有明显不利影响;钎焊温度低,焊件整体加热均匀所引起的应力和变形小,对焊件的尺寸精度影响小;钎焊可以用于结构复杂、开敞性差的焊件,并可以一次完成多缝多零件的连接;容易实现异种金属、金属与非金属材料的连接;对热源要求较低,工艺过程较简单。
与铝合金相比,镁合金在焊接时更易形成疏松、热脆性较大的氧化膜及夹渣,这些特殊的性质对镁合金的焊接产生一系列的困难,使其焊接工艺更为复杂;与此同时,由于镁合金的热膨胀系数大,在熔化焊时易产生焊接裂纹、焊后变形等缺陷,故需要采用坡口预处理、夹具固定、焊前焊后热处理等措施,以保证获得性能良好的焊接接头。
钎焊是采用了比母材熔化温度低的钎料,焊接时钎料熔化为液态而母材保持为固态,依靠液态钎料与固态母材间的相互扩散形成冶金结合,获得牢固的接头,钎焊温度一般低于母材温度20-30℃。不少用其它焊接方法难阻甚至无法进行连接的结构,采用钎焊却可以解决。而且,在很多情况下,钎焊能保证焊件具有更高的可靠性。然而,相对熔焊和压焊技术,钎焊接头的强度一般比较低、耐热能力差的缺点也很明显,因此,钎焊较适于连接精密、微型、复杂、多钎缝、异类材料的焊件。
从钎料方面来看,也没有广泛应用的镁舍金焊接的钎料,离工业实际大规模应用仍有相当距离。铸造和挤压镁合金的钎焊方法主要有火焰钎焊、炉中钎捍、浸沾钎焊等。、
可以用于钎焊的镁合金系有:Mg-Al-Zn系,Mg-Zr系,Mg-Mn系,Mg-Zn-Re系,Mg-Zn-Zr系。镁合金钎焊过程可能出现的问题及对策有:
美国焊接学会编写的《焊接手册》记载的焊料有三种:AZ92A(钎焊温度582-616), AZ125(钎焊温度570-595),与日本标准中的MC3(604-615)与AZ92成分相近。这三种上三种钎料都适合于火焰钎焊、炉中钎焊和浸渍钎焊。但这三种钎料熔点较高(604-627℃) ,配以的钎剂熔点温度也较高(约538℃) ,超过大多镁合金的燃点及熔点温度,因此只适于钎焊AZl0A、K1A及M1A等少量几种镁合金,并不适于钎焊得到应用的如Mg-A1-Zn系等镁合金。
中国机械工程学会焊接学会的《焊接手册》记载的钎料有:Mg-12Al-0.5Zn的Mg-Al-Zn钎料。
国内外新出现的钎料有:
钎料 | 钎焊温度 (℃) | 性能 |
Mg-12Al-11Cd-4Ni | 560 - 580 | NA- 配合F390Mg钎剂 |
Al-25Mg03.5Cu | 426 - 448 | 122-13室温,93Mpa于260℃ |
Al-32Mg-2Cu-1Si |
| 焊后沉淀强化250-24h。含Cu焊料需防腐处理 |
Mg-12Al-2Ca | 437-565 | 焊接AZ91/15SiC复合材料时焊接件的室温TS=180-193MPa,200℃时58-70MPa |
Mg-(32-35)Al-2Ca | 需在镁合金基体再结晶温度附近焊接 | 钎料200℃TS=11-14MPa,冷却后焊缝容易产生残余应力 |
Mg-4.7Al-8Zn-0.6Ca | 液相线600 |
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Mg-8Al-8Zn-0.2Mn | 液相线52 | AZ88铸造镁合金350-400可热轧成型 |
In-34.5Mg-(0.2-6.4)Zn-0.8Al | <> | 日本人发明的用于AZ31的低熔点钎料,钎剂用mol分数59.7CaCl2-18.5LiCl-21.8NaCl,有效减少氧化膜有良好强度 |
Mg-12zn-3Ce | 非晶钎料 | 良好的焊接性和耐腐性性,用于AZ91焊接有良好效果 |
Mg-5Al-5Zn-5Nd | 非晶钎料 |
Mg-32Al-2Zn | >450 | 美国专利,用于焊接镁基复合材料,有良好的流动性,润湿性,需在气体保护下焊接。值得注意的是SiC/ TiC/ Al2O3颗粒增强的复合材料钎料对焊接力学性能有很大的改进 |
Mg-48Ag-2Zn | >475 |
Mg-39Li-2Zn | >350 |
Mg-33Al-33Li | 325 |
郑州机械研究所发明的镁合金钎料: |
Mg-(30-34)Al-(1-3)Ce | 480-500 (钎料熔化温度385-406) | 采用高频感应钎焊工艺焊接AZ31B接头抗剪强度28-30MPa,抗拉33-39MPa.有效避免基体氧化和烧损 |
Al-(10-12)Zn-(25-28)Mg | 439-468(钎料熔化温度500-510) | 良好的铺展性和填充性,高频感应钎焊AZ31B的接头抗剪强度223-28MPa抗拉强度39-44MPa. |
Mg-(25-31)Al-(1-3)Cu-(1-3)Sn | 450-470(钎料熔化温度421-438) | 良好的铺展性和填充性,高频感应焊接AZ61A时接头抗剪31-38MPa抗拉40-47MPa |
北京工业大学发明的镁合金钎料: |
Mg-(48-51)Zn | 410-430(钎料熔化温度337-361) | 高频钎焊AZ31B时抗剪28-29MPa,抗拉37-39MPa. |
Zn-(10-13)Al-(18-20)Mg | 500-510(钎料熔化温度379-488) | 高频钎焊AZ31B时抗剪43-45MPa抗拉59-62MPa. |
Zn-(4-8)Mg | 420-450(钎料熔化温度365-395) | 高频钎焊AZ31B时抗剪38-43MPa抗拉52-53MPa |
Zn-(0.5-1.5)Nd-(45-49)Mg | 400-430(钎料熔化温度333-356) | 高频钎焊AZ31B时抗剪38-39MPa抗拉53-62MPa |
(40-55)Mg-(39-55)Zn-(1-5)Al-(0.1-1.5)Er | 钎料熔点340-380 | 感应钎焊AZ31B的抗剪强度为40.1-58MPa,接头晶粒细化,强度比不加Er的钎料提高5-25% |
Mg-(1-2.5)Al-(46-52)Zn | 380-400钎料熔化温度336-361 | 适合多种钎焊方法,对AZ31B焊接接头的剪切强度大于52MPa,抗拉强度大于72MPa |