Изследване на нов процес на спояване на разнородни метали в алуминиева сплав 6063/червенмедна връзка
Резюме: Разработен е нов процес на спояване с различен метал за съединение от алуминиева сплав 6063/червена мед. Този метод използва цинково-алуминиева флюсова тел като заваръчен материал, съчетава характеристиките на TIG заваряване и спояване и има предимствата на удобна работа и висока ефективност. Омокряемостта, якостта на срязване и микроструктурата на съединението бяха анализирани чрез сравняване с традиционното спояване в пещ. Резултатите показват, че новият процес на спояване може ефективно да реализира заваряването на 6063 алуминиева сплав/червена медна връзка и да получи по-висока якост на срязване на съединението до 70,2 N/mm2.
Ключови думи: алуминиево медно съединение; запояване; тел за спояване с флюсова сърцевина; zine алуминиев добавъчен метал.
Алуминият и медта се използват широко в области като пренос на електричество, топлообмен и ежедневни нужди поради тяхната добра електрическа и топлопроводимост. В сравнение с двете, електрическата и топлопроводимостта на алуминия не са толкова добри, колкото на медта.
Пазарната цена на алуминия е 1/3 от медта, а плътността на алуминия е само 1/3 от медта.
Без да се вземат предвид механичните свойства и електротермичните свойства, цената на алуминиевите материали за същите компоненти е 1/9 от медните материали. Поради това хората използват технологията на „заместване на алуминий с мед“ в много индустрии, за да намалят производствените разходи, като подготовката на микроелектронни устройства, енергийно оборудване, батерии за хибридни превозни средства и енергийни батерии.“ Има много начини за свързване на алуминий с мед, като се започне от различни аспекти като материали, може да се използва заваряване чрез стопяване и спояване. Сред тях заваряването чрез стопяване на алуминиеви/медни съединения има висока производствена ефективност и красива форма, но съединенията са крехки, с ниска якост и склонни към. Пукнатини; методът на спояване е строго контролиран, поради което може да се постигне ниска ефективност на спояването на мед и алуминий на традиционните методи за спояване е голяма пречка за неговото популяризиране.
Този експеримент възприема нов процес на запояване, който използва спояваща тел с флюсова сърцевина като заваръчен материал, пламък като източник на топлина и метод на работа на заваряване с волфрамова аргонова дъга, за да се постигне ефективно свързване на съединението от алуминиева сплав 6063/червена мед.
Тестови материали и методи:
Материалите на тестовата плоча, използвани в този тест, са алуминиева сплав 6063 и червена мед. Материалите за спояване са Zn75Al25 и Zn92AI8, две цинково-алуминиеви спояващи телове с флюсова сърцевина и спойка с цинково-алуминиева твърда сърцевина със съответните компоненти. Всички потоци са CsF-AlF, който е среднотемпературен некорозивен флюс.
От анализа на резултатите от теста, омокряемостта на припоя с тел за спояване с флюсова сърцевина върху алуминиева сплав 6063 и мед не се различава много от тази на спойката, покриваща флюса. Това се дължи на по-ниската точка на топене на цинково-алуминиевата сплав. След бързо топене при висока температура, флюсът се втечнява навреме и ефективно премахва повърхностните оксиди на основния метал, осигурявайки способността на спойката да се омокря към основния метал. В сравнение с Zn92Al8, Zn75Al25 има по-добра омокряемост, независимо дали върху плоча от алуминиева сплав 6063 или медна плоча. И двете могат да се разпространяват добре върху алуминиева сплав 6063. Въпреки това, омокряемостта на червената мед е средна. Площта на разпространение на Zn75Al25 е около 50 mm, което е приемливо, докато тази на Zn92Al8 е само около 30 mm, което лесно може да причини дефекти по време на спояване. Може да се види, че с увеличаване на съдържанието на цинк омокряемостта на спойката върху медта се влошава. Това е така, защото в допълнение към повърхностното напрежение, факторите, които влияят на омокряемостта между течния припой и основния метал, са по-важните отношения между припоя и основния метал. Алуминиевите и цинковите елементи в спойката ще взаимодействат помежду си. Основният меден метал реагира, за да образува интерметални съединения. Разстилаемостта на цинково-алуминиева спойка върху мед е свързана с формата и количеството на произведените интерметални съединения. Когато съдържанието на алуминий е ниско, ще се генерират медно-цинкови интерметални съединения, които имат висока точка на топене. Когато се генерират, те ще растат в дендрити и издънки, което ще попречи на разпространението на течната спойка.
Може да се види от резултатите от теста, че при спояване на съединения от алуминиева сплав 6063/червена мед с различни спойки, якостта на срязване на съединенията, получена чрез новия процес на спояване, е по-голяма от тази, получена чрез традиционния метод на пламъчно спояване. Най-висока е якостта на срязване на съединението, получено чрез използване на тел за спояване с флюсова сърцевина Zn75Al25, която е 70,20 N/mm2.
От анализ на процеса, когато традиционният процес на спояване се използва за спояване в пещ, добавката и флюсът за спояване се полагат предварително върху тестовата плоча. След като припойният добавъчен метал се разтопи при висока температура, той разчита на омокряемостта си към основния метал, за да потече спонтанно в спояващия шев, за да завърши спояващата връзка. По време на този процес фактори като качеството на повърхността на основния метал, нивото на поставяне на тестовата плоча и междината на спояващия шев ще повлияят на качеството на заваряване. Поради лошата омокряемост на Zn92Al8 върху мед, якостта на срязване на съединението е само 26,96 N/mm и са склонни да се появят дефекти като частична липса на сливане на съединението. Новият процес на запояване използва ръчно пълнене на тел, което е лесно за работа и е подобно на операцията на заваряване с аргонова дъга при метода на заваряване чрез стопяване. Следователно, той може ефективно да избегне ефектите от пролуките на спояващите шевове и други ефекти и да образува плътен и красив заваръчен шев. Тъй като запълването на телта и добавянето на флюс се извършват едновременно, съотношението на спойка и флюс е научно фиксирано, което също намалява дефектите при заваряване, причинени от неправилна работа. Следователно, по отношение на методите на процеса, новият процес на спояване има по-добра гъвкавост, стабилност и надеждност от традиционното спояване в пещ.
От анализа на спояващите материали, якостта на срязване на съединенията, използващи спойка Zn75Al25, е по-висока от тази на спойка Zn92Al8. От една страна, това е така, защото ефективността на омокряне на Zn75A125 върху алуминиева сплав 6063 и мед е по-добра от тази на Zn92Al8. По време на заваряване спойката По-лесно тече и се намокря в спояващия шев; от друга страна, якостта на срязване на съединението е макроскопското проявление на микроструктурата на спояващия шев и е необходимо допълнително наблюдение и анализ на микроструктурата на съединението.
Заключение:
За материали за спояване със същия състав съединението 6063 алуминиева сплав/мед, получено чрез новия процес на спояване, има по-фина и по-плътна структура и по-висока якост на срязване от съединението, споено в традиционна пещ; Спояващ материал Zn78A122 върху мед и алуминий Омокряемостта и якостта на срязване на съединението са по-високи от тези на спояващото съединение Zn92AI8.
Структурата на съединението от алуминиева сплав 6063/мед, използващо новия процес на спояване Zn75Al25 от алуминиевата страна на спояващия шев, е бяло мрежесто разпределение на утайка, обвита с черна (ax+ zm) евтектика; структурата от страна на медта е медно-цинков алуминиев твърд разтвор на интерфейсно съединение, бяла масивна z структура и дендритна структура, а останалите са голям брой черни (ax1+ zm) евтектика.
Новият процес на запояване може ефективно да реализира заваряването на съединения от алуминиева сплав 6063/червена мед с лесна работа, висока ефективност на заваряване и висока якост на срязване на съединението до 70,2 N/mm2.
