焊接温度对铝真空钎焊的影响
摘要：近年来真空钎焊技术快速发展，用途最广泛的铝合金真空钎焊产品也越来越普及。焊接温度是铝合金真空钎焊中的必要参数，需要考虑方方面面的因素，想要获得高质量的焊接产品，就必须选取最恰当的焊接温度。
关键词：焊接温度；母材；钎料；润湿
铝合金真空钎焊是指在高真空环境下，低于铝合金母材熔点的钎料和母材同时加热到钎料熔化温度后，利用液态钎料填充固态母材的缝隙并与之形成金属结合而使母材连接的焊接方法。想要获得优质的焊接接头，需要钎料完全熔化、液态钎料填满全部钎缝间隙，同时液体钎料与母材充分地相互作用。显然，其中包括两个过程：一是钎料熔化、液态钎料润湿铺展并填满钎缝，二是钎料与母材间相互作用。这两个过程都需要恰当的焊接温度来保证。
1.焊接温度的确定
铝合金真空钎焊是利用钎料与母材的熔点温度差，选取两熔点间的某一温度作为焊接温度，保证钎料溶化从而填满钎缝。该温度不能过高，也不能过低。温度过高，钎料具有太强的润湿性，极易造成过度流失；会导致钎料中低沸点组分的蒸发；会导致钎料与母材间过分的相互作用，引起溶蚀、母材晶粒长大等现象，从而降低焊接质量。温度过低，钎料则不能填满钎缝间隙，甚至钎料不能全部熔化。
焊接温度的选择范围不仅取决于钎料与母材的熔点温度差，还需要综合考虑真空钎焊设备的性能、焊接产品的结构形态等因素。对于具有较大壁厚的焊件，需要较高的设备加热温度、较长的加热和保温时间来达到焊接温度，但是可能引焊件加热不均匀、溶蚀、母材晶粒长大等
现象，所以需要选取较低的焊接温度。对于存在较多竖直焊缝的焊件，钎料溶化后受重力向下流淌，易造成钎料的过度流失，流失的钎料易积聚于一处，还需要后续加工清除，所以可以选取较低的焊接温度来降低钎焊的润湿性，减少钎料流失。对于结构复杂而又壁厚相差较大的焊件，焊接温度很难确定，设计时应尽量避免该种情况。
2.焊接温度对钎料填充的影响
为保证焊接质量，所有的钎缝中都需要置入钎料，待加热到焊接温度后，钎料完全熔化并润湿填满所有钎缝。钎缝是两片母材夹成的大面积间隙，十分狭小，仅能装入钎料，类似于细长的毛细管一样，毛细作用对液体钎料在钎缝间隙中填缝起到了很大的作用。众所周知，毛细作用是因液体对毛细管的浸润或不浸润能力而使液体在毛细管内升高或降低的现象。毛细管越细、液体的润湿角越小、液体的表面张力越大，则液注的爬升越高。所以，钎焊时母材间的间隙越小、液态钎料润湿母材的润湿角越小、液态钎料的表面张力越大，则越有利于液态钎料在钎缝间隙中的填缝。母材间的间隙取决于结构设计，液体钎料湿润角的和表面张力的大小则和温度的高低有关。通过分析液滴在平面固体上的润湿行为，我们得出结论，固-液界面张力和润湿角成正关系，即固-液界面张力越小，则润湿角越小。而随温度的升高，液态钎料与母材的界面张力在降低，即随着温度的升高，液态钎料润湿母材的润湿角变小，填缝能力增强。温度与液体的表面张力呈线性关系，其关系如下：
式中 ρ——液体密度、
K——常数，等于2.12
T0——表面张力为零时的临界温度
τ——常数，约6～9
由上式可以得出，随温度的升高，液态钎料的表面张力降低，填缝能力降低，但是液态钎料的流动性增强，有利于提高钎料的润湿性。对于竖直的钎缝，液态钎料需通过毛细作用克服重力作用，所以为了避免钎料过度流失，钎料的润湿性不能过高，因此不宜选用较高的焊接温度。对于水平的钎缝，钎料是平铺在母材间隙中的，由于装配间隙、母材表面加工误差、液态钎料流失等因素，液态钎料可能无法完全填满所有钎缝间隙，所以可以选用较高的焊接温度，提高钎料润湿性，使液态钎料能够尽可能的填满钎缝间隙。
3.焊接温度对钎料与母材间相互作用的影响
钎焊过程中液态钎料与固体母材间的相互作用是十分复杂的，主要为母材元素溶解于液态钎料、液态钎料元素溶解于母材、其他元素与母材形成金属间化合物。钎料与母材间的相互作用主要是通过一定的保温时间来保证的，但是适当的提高焊接温度，可以加快元素的溶解速度，渗透深度，也可以提高元素的溶解度，从而提高形成固溶体，增大焊接强度；适当的提高焊接温度，提高了其他元素的溶解，从而降低了金属间化合物的生成，连续的金属间化合物层将使焊接强度显著下降。适当的提高焊接温度，钎料与母材间相互作用的增强也一定性的提高了液态钎料对母材的润湿性。
4.总结
焊接温度是铝合金真空钎焊最重要的参数。它需要去理解钎焊过程，去根据母材和钎料特性、产品结构、工装夹具、设备性能等因素综合考虑。能够设置合理的焊接温度，就能够有效
保证焊接质量，这也是我们必须要去学习和积累的能力。
参考文献
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