釬焊是一種古老的連接方法，經(jīng)歷了漫長的發(fā)展過程，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。然而，近幾十年，釬焊在現(xiàn)代技術的基礎上獲得了極大的發(fā)展和日益廣泛的應用。無論在釬焊方法上，還是釬料及釬劑成分上都不斷有新的進展。它在航天、航空、汽車、化工、機械、電子和家電等軍用和民用工業(yè)中得到廣泛的應用，是當今高技術中一項精密的連接技術。釬焊與熔焊和壓焊共同構成了現(xiàn)代焊接技術的三大主要組成部分。
　　真空釬焊是在真空氣氛中，不用釬劑而進行釬焊的一種方法。其釬焊原理是通過將零件和釬料加熱，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)針料潤濕母材，填充接頭間隙并與母材相互溶解和擴散而將零件連接起來。
　　隨著科學技術的發(fā)展，在未來工業(yè)中將越來越多地采用新材料、新結構和新制造技術，連接技術作為制造技術的一個分支也將得到迅速發(fā)展。真空釬焊作為重要的連接技術，對于新材料的連接及復雜精細結構件的制造，具有獨特的優(yōu)越性和靈活性。
　　1Inconel718高溫合金釬焊的工藝特性Inconel718性能特點：在650℃以下有屈服強度高和塑性好的特點，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，開發(fā)了具有良好力學性能和熱加工性能的鎳基高溫合金焊接材料。通過適當調(diào)整Inconel718高溫合金中的碳和鈮含量，并在一定工藝參數(shù)下進行熔敷，然后再進行擴散退火、固溶和時效處理。
　　根據(jù)Inconel718合金釬焊工藝要求，高溫真空釬焊設備應具有如下工藝參數(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)真空度又稱為工作真空度，是指從開始加熱到充氣冷卻這段時間內(nèi)的爐內(nèi)真空度，這是由于加熱時，工件和夾具要析出氣體。同時使用的膏狀釬料和粘帶釬料也會由于粘結劑的揮發(fā)而產(chǎn)生氣體。這些析出的氣體都會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)定溫度和保持時間來恢復真空度。
　　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，同時還要使工件受熱均勻，減少或防止驟熱產(chǎn)生的應力引起的變形。
　　1.3穩(wěn)定溫度和保持時間穩(wěn)定溫度和保持時間是指釬焊時加熱到接近釬料固相線附近的溫度，并在此時暫停加熱，保持這一溫度一段時間。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，在毛細作用下填充接頭間隙，并與母材進行冶金作用；同時還應完成母材熱處理程序中某一工序，提高釬焊接頭力學性能。
　　1.5釬焊保溫時間釬焊保溫時間是釬料填充間隙和控制合金化作用的重要階段，對于接頭強度的影響與釬焊溫度具有類似的特性。一定的保溫時間是釬料同母材相互擴散并形成牢固結合所必需的。
　　1.6冷卻速率冷卻速率對接頭質(zhì)量有很大影響。冷卻速率過慢會引起母材的品粒長大；冷卻速率過快有利于細化焊縫組織，減少枝晶偏析，從而提高接頭強度。但過快的冷卻速度也會由于熱應力而產(chǎn)生裂紋。
　　1.7出爐溫度出爐溫度過高會引起工件表面氧化，同時還會造成爐膛加熱元件的污染。
　　2高溫真空釬焊設備的結構特點為了滿足高溫合金的釬焊工藝，解決其關鍵技術，我們在設備的結構設計、熱工設計、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)多控制技術的運用，使溫度均勻性能夠達到高精度控溫。
　　釬焊設備主要組成部分包括爐體、加熱室、鎂捕集器、真空系統(tǒng)、強冷系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)和電氣控制等。
　　2.1爐體設計爐體為水平臥式圓形柱體，采用雙層夾套冷壁結構，由雙層厚鋼板（為達到高的真空度，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，此結構強度高，不易變形和錯位，而且焊縫少，可以保證密封性能。夾套內(nèi)通循環(huán)冷卻水，并設有冷卻水通道，使得爐筒內(nèi)冷卻水運行通暢，使爐體在使用過程中不會產(chǎn)生熱變形。
　　爐體上裝有水冷電極、測溫熱電偶、充放氣裝置、壓力表和吊環(huán)等。并在側(cè)筒上設置工件溫度檢測接口，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。
　　爐門為前開門夾套冷壁結構，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，此結構強度高，可以耐很高的正負壓，保證長期使用不變形。法蘭上裝有O形密封圈，關緊爐門即可抽真空。在爐門中部裝有觀察窗，用于觀測爐內(nèi)情況，同時配有電極引入和控溫引入等裝置。
　　爐門為側(cè)向開啟形式，通過轉(zhuǎn)動鉸鏈與爐體相連。
　　轉(zhuǎn)動鉸鏈為上下和前后可調(diào)節(jié)形式，便于安裝調(diào)節(jié)。
　　預緊機構采用手輪手動壓緊形式。
　　2.2加熱室設計加熱室是真空釬焊設備的心臟，釬焊設備各部分的設計都圍繞著它進行。它決定著爐體的結構形式、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。關系到整體設備的合理性、技術水平和經(jīng)濟性，也是保障釬焊工藝質(zhì)量的基礎。
　　作為關鍵技術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、光滑及牢固結合的釬焊接頭。如果溫度低于焊料熔點溫度釬料不能完全熔化，溫度高于焊料熔點溫度，焊料就會流失。因此控制工作區(qū)內(nèi)爐溫均勻性±3℃就成為該設備的重點，采取五區(qū)加熱和五區(qū)控溫來保證爐溫均勻性。
　　該設備加熱室為圓形結構，主要由加熱元件、輻射屏、絕熱層和爐床等部件構成。大多數(shù)設備都采用三區(qū)加熱，一點控溫，爐溫均勻性只能達到±5℃，而我們的設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，門上一組，底屏一組，側(cè)筒上布置三組。每組加熱帶對應有一根控溫熱電偶，分別與各自控溫儀表相連，測量各自的溫度，并根據(jù)主控溫度儀表的設定來控制各加熱區(qū)間在某段時間內(nèi)按一定升溫速度加熱來達到某一設定值，若某加熱帶低于設定的升溫速度，此時該控溫儀表反饋給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)溫度不均勻問題。
　　2.3強冷系統(tǒng)為了提高生產(chǎn)率，保證焊接質(zhì)量，縮短工件在爐內(nèi)的冷卻時間，必須采取有效的循環(huán)冷卻措施。關于循環(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。本爐設計時考慮節(jié)省空間，減小占地面積，采用了內(nèi)循環(huán)冷卻方式，主要由高壓大風量離心風機、水冷式翅片管換熱器和強冷風道等組成。
　　2.4鎂捕集器設計為了防止焊接過程中產(chǎn)生的蒸氣進入真空抽氣機組污染油擴散泵，在抽氣機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。可以方便拆下便于維修，捕集器同時還可以防止擴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、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鍵問題，以往我們采用的是國產(chǎn)機組，通過多次使用，我們發(fā)現(xiàn)它存在著返油、漏氣和使用壽命短等很多問題，不能完全滿足某些產(chǎn)品的工藝性能要求，而該設備采用了具有很大抽速、高極限真空度、高效冷卻的機組，大大地縮短了抽空時間，提高了真空泵的使用壽命，同時也解決了返油和漏氣等很多問題。
　　對于真空設備，我們更重視壓升率這個關鍵技術，采用大抽速的機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，在爐體加工過程中，我們處處注意焊縫的焊接質(zhì)量，盡量避免漏點，并盡可能減少焊縫。漏點檢測也很重要，以往傳統(tǒng)檢漏方法不僅反應慢，而且設備必須抽到高真空才能檢漏，這給檢漏工作帶來了很多不變。現(xiàn)在我們采用氦質(zhì)譜檢漏儀，操作簡單，測量精度高，可以檢測到10-8數(shù)量級的漏率，反應時間只有1s～2s的時間，同時還具有聲音報警功能。
　　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，使得設備的壓升率能夠達到0.2Pa/h.
　　為滿足該設備極限真空度5×10-4Pa和壓升率為0.2Pa/h的技術要求，我們采用了以油擴散泵作為主真空泵，前級泵選用旋片式機械真空泵，同時配合一臺合適的羅茨泵組成三級高真空抽氣機組。
　　2.6測量系統(tǒng)測量系統(tǒng)包括溫度、時間和壓力（真空度）的測量及控制。溫度測量是在穿過輻射屏靠近工作區(qū)外裝設熱電偶敏感元件，用來控制溫度。常用的熱電偶為“鉑-鉑 銠13”或“鉑-鉑 銠10”。
　　真空度的測量用真空計。電阻真空計測量范圍為低中真空，電離真空計測量范圍為高真空和超高真空。真空釬焊爐要同時使用上述兩種真空計，也可以使用復合真空計。
　　2.7電氣控制多區(qū)加熱元件的電源是由獨立的磁性調(diào)壓器供給?？刂撇糠质怯煽煽毓韬臀⑻幚頇C組成的溫度可編程控制與PLC組成的機械動作可編程控制組成，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）溫度和真空度實時記錄與顯示，實時記錄顯示兩種溫度，控制熱電偶溫度和工件熱電偶溫度，工件熱電偶監(jiān)測工件焊縫內(nèi)部溫度，可以在線掌握工件狀況，及時調(diào)整溫度工藝參數(shù)；（3）真空泵運轉(zhuǎn)、真空開關及其它機械動作可編程控制；（4）斷水、斷電、超溫、過流、斷流和誤操作現(xiàn)象等均采用報警和互連鎖保護。
　　3結論目前我們生產(chǎn)的高溫真空釬焊設備，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。該設備的研制生產(chǎn)有著很大的發(fā)展前景，同時也為高溫釬焊工藝技術進步起到了積極的推動作用。 來源:http://www.dianhanji.org/ypnew_view.asp?id=464