高硅鋁合金在航天、航空、汽車、空間技術(shù)等領(lǐng)域有著重要的作用，但其優(yōu)異的性能，使其焊接難題也變的日益突出，普通連接高硅鋁的焊接方法有：熔化焊、釬焊和固相焊接三大類。熔化焊接的接頭性能差，一般采用快速熱循環(huán)和低熱輸入的高能量密度焊，包括電子束焊和激光焊，有助于減少熔化焊所引發(fā)的缺陷，因此近年來在這方面開展的研究較多。釬焊方法是在母材金屬不熔化情況下，通過釬料熔化后填滿間隙，并與母材金屬之間發(fā)生溶解、擴(kuò)散等冶金作用的金屬焊接方法。固態(tài)焊接技術(shù)是指對焊件表面清理后，施加靜態(tài)或動(dòng)態(tài)壓力，加熱或不加熱，在母材不熔化情況下使兩種材料發(fā)生固相結(jié)合的焊接方法。摩擦焊、擴(kuò)散焊、爆炸焊、超聲波焊等均屬此類。高硅鋁合金可用的壓焊方法有：摩擦焊、真空擴(kuò)散焊等?，F(xiàn)在就由鋁板廠家為大家解讀一下解決高硅鋁焊接難題的五種方法：方法一：激光焊接已有研究表明，高硅鋁材料需要采用功率較低的熔焊方法連接，由于合金中的Ｓｉ元素含量較高，焊縫金屬組織中會(huì)形成針狀共晶硅和粗大板狀多角形的初生硅，嚴(yán)重割裂基體；近縫區(qū)的金屬易產(chǎn)生過熱、晶粒長大的現(xiàn)象，導(dǎo)致焊接力學(xué)性能顯著降低而失去使用價(jià)值。而激光焊接具有功率密度大、焊縫深寬比例大、熱影響區(qū)小、工件收縮和變形較小、焊接速度快等優(yōu)點(diǎn)，這種焊接方法適合高硅鋁的焊接。張偉華等人研究了ＺＬ１０９硅鋁合金ＣＯ２激光焊接接頭的組織和性能，獲得了焊接組織致密、晶粒細(xì)小的接頭，焊接的熱輸入對接頭力學(xué)性能有顯著的影響，熱輸入增大，接頭抗拉強(qiáng)度和斷后伸長率均先增加后降低，當(dāng)熱輸入為４４Ｊ／ｍｍ抗拉強(qiáng)度和斷后伸長率達(dá)到最大值，分別為１２１．２ＭＰａ和４．３％。方法二：電子束焊接電子束焊接時(shí)利用高電場產(chǎn)生的高速電子，經(jīng)聚焦后形成電子流，撞擊被焊金屬的焊接部位，將其動(dòng)力轉(zhuǎn)化為熱能，使被焊金屬熔合的一種焊接方法。電子束流具有能量密度高、穿透能力強(qiáng)、焊縫深寬比大、焊接速度快、輸入能量較小，因此熱影響區(qū)小、焊接變形小。所以，電子束焊接質(zhì)量好，焊縫力學(xué)性能高。石磊等人將ＡｌＳｉ１２ＣｕＭｇＮｉ鋁合金擠壓鑄造的活塞頂圈和鍛造的活塞裙進(jìn)行真空電子束焊接，對優(yōu)化工藝條件下焊接接頭的微觀組織和力學(xué)性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，接頭成形良好，沒有明顯的熱影響區(qū)，焊縫狹窄；焊縫區(qū)域主要由細(xì)小的α－Ａｌ相、α＋Ｓｉ共晶體、初晶硅以及Ｍｇ２Ｓｉ等強(qiáng)化相組成；焊縫中心組織為細(xì)小的等軸晶和樹枝晶；熔合區(qū)組織主要為柱狀晶。接頭強(qiáng)度不低于擠壓鑄造母材，焊縫硬度高于母材；焊接接頭的拉伸斷口斷面上分布大量撕裂棱和解離面，呈脆性斷裂。方法三：釬焊釬焊和熔焊方法不同，常規(guī)釬焊是采用（或過程中自動(dòng)生成）比母材熔化溫度低的釬料，操作溫度采取低于母材固相線而高于釬料液相線的一種焊接技術(shù)。釬焊時(shí)工件常被整體加熱或者釬縫周圍大面積均勻加熱，因此工件的相對變形量以及焊接接頭的殘余應(yīng)力都比熔焊小得多。在現(xiàn)在制造業(yè)中高硅鋁材料一般都用在航空航天機(jī)械制造業(yè)中的高精密器件。對于這些器件采用釬焊方法焊接，對工件的影響也是最小的。由于高硅鋁合金中含有硬質(zhì)硅相，釬料對該系列材料的潤濕性能較差，用普通的軟釬焊方法難以實(shí)現(xiàn)有效連接，侯玲等人在進(jìn)行高硅鋁釬焊試驗(yàn)中采用了在６５Ｓｉ３５Ａ１合金基體上進(jìn)行先化學(xué)預(yù)鍍Ｎｉ，再分別鍍Ｎｉ－Ｃｕ－Ｐ、Ａｕ和Ｃｕ層的方法，有效地改善了它的軟釬焊性能。采用Ｓｎ－Ｐｂ、Ｓｎ－Ａｇ－Ｃｕ、Ｓｎ－Ｉｎ、Ｓｎ－Ｂｉ幾種軟釬料對不同鍍層的６５Ｓｉ３５Ａｌ合金試樣進(jìn)行爐中軟釬焊試驗(yàn)分析，內(nèi)容包括利用金相顯微鏡、帶有能譜分析（ＥＤＳ）功能的掃描電子顯微鏡等測試手段，對焊接接頭的微觀組織結(jié)構(gòu)及形貌、物相成分等進(jìn)行檢測，探討了釬焊工藝參數(shù)對６５Ｓｉ３５Ａｌ合金的釬焊接頭質(zhì)量的影響，分析了接頭產(chǎn)生宏觀缺陷和微觀缺陷的原因以及釬料對不同鍍層潤濕性能的差別。方法四：摩擦焊摩擦焊是利用工件端面相互運(yùn)動(dòng)、相互摩擦所產(chǎn)生的熱，使端部達(dá)到熱塑性狀態(tài)，然后迅速頂鍛，完成焊接的一種方法。這種焊接方法的研究時(shí)間并不長，是１９９１年提出的工藝，但是也得到了很快的發(fā)展。Ｎ．ＡＲＯＤＲＩＲＩＧＵＥＺ等人研究了Ａ３１９和Ａ４１３鋁硅鑄造合金的摩擦焊接。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在焊接焊縫區(qū)中粒子間距降低，相應(yīng)的硬度也得到了提高。季亞娟等人研究了ＺＬ１１４Ａ鋁合金在不同參數(shù)的條件下攪拌摩擦焊接頭的硬度、組織及力學(xué)性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：焊接中心區(qū)域的組織是細(xì)小的等軸晶。硅粒子在焊接過程中得到了細(xì)化，也均勻的布滿于整個(gè)焊縫區(qū)，焊縫的晶粒細(xì)小、均勻而致密，未觀察到氣孔裂紋等缺陷。方法五：擴(kuò)散焊接擴(kuò)散焊接是借助于高溫下相互接觸著的材料之間有局部的塑性變形，表面間的緊貼和表面之間的互擴(kuò)散而產(chǎn)生金屬鍵的結(jié)合，從而獲得一定形式的整體接頭。原子間的相互擴(kuò)散是實(shí)現(xiàn)擴(kuò)散連接的基礎(chǔ)，擴(kuò)散焊需要采用較大的壓力，配合面精度要求高，對于復(fù)雜構(gòu)件很難均勻加壓，甚至還需昂貴和復(fù)雜的夾具，因此，擴(kuò)散焊的要求比較高端。擴(kuò)散焊可以分為異種材料擴(kuò)散焊、同種材料擴(kuò)散焊、加中間層擴(kuò)散焊、超塑性成形擴(kuò)散焊、等靜壓擴(kuò)散焊、過渡液相擴(kuò)散焊（ＴＬＰ）等，其中過渡液相擴(kuò)散焊（ＴＬＰ）結(jié)合了釬焊和固相擴(kuò)散焊二者優(yōu)點(diǎn)形成了新的連接方法，其原理是將與基體材料相匹配的中間層合金置于連接面，國內(nèi)外學(xué)者開始了對這種方法深入的研究。國內(nèi)對ＴＬＰ的研究尚處于起步階段，主要是針對一些異種難焊金屬的焊接工藝。與國內(nèi)所作的研究相比，國外的研究方向要廣一點(diǎn)，不僅涉及了工藝的研究，更多的是對ＴＬＰ焊接的模擬，對ＴＬＰ工藝實(shí)現(xiàn)的一些關(guān)鍵因素進(jìn)行了重點(diǎn)研究。目前國內(nèi)外對ＴＬＰ的研究主要有以下幾個(gè)方面：山東電力研究院工程師王學(xué)剛等采用自行研制的Ｆｅ—Ｎｉ—Ｓｉ—Ｂ系非晶金屬箔帶作為中間層材料和ＴＬＰ工藝，在開放式氣體保護(hù)環(huán)境下焊接電站常用鋼管，可獲得連續(xù)均勻的焊縫組織和優(yōu)于手工熔化焊的力學(xué)性能。工藝參數(shù)中包括中間層材料、加熱溫度、保溫時(shí)間、壓力及對焊接端面要求。劉黎明、牛濟(jì)泰等人采用真空擴(kuò)散焊焊接鋁基復(fù)合材料ＳｉＣｗ／６０６Ａｌ，通過系列試驗(yàn)研究，結(jié)果表明：該種材料擴(kuò)散焊時(shí)，焊接溫度是影響接頭強(qiáng)度的主要工藝參數(shù)，當(dāng)焊接溫度介于基體鋁合金液－固兩相溫度區(qū)間時(shí)，結(jié)合面上出現(xiàn)了液態(tài)基體金屬，可獲得較高的接頭強(qiáng)度。國內(nèi)外有不少研究人員從事擴(kuò)散焊接的研究，但對硅鋁合金擴(kuò)散焊研究并不多，在這方面研究前景和探索空間比較長遠(yuǎn)。高硅鋁合金在航天、航空、汽車、空間技術(shù)等領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用，對高硅鋁合金的研究越來越深入，在高硅鋁合金發(fā)展與應(yīng)用中，與之相關(guān)的焊接方法、焊接技術(shù)投入更多研究也是一大趨勢。這些領(lǐng)域的應(yīng)用對高硅鋁的焊接接頭性能要求非常高，再加上高硅鋁材料含硅高、易氧化的特性，這對高硅鋁焊接技術(shù)、焊接方法要求也非常高，一般的熔焊和釬焊焊接出來的接頭在有些應(yīng)用上達(dá)不到焊件的焊接要求，采用更先進(jìn)的焊接方法——擴(kuò)散焊是硅鋁合金焊接研究的趨勢。越來越多的鋁板廠家，開始加入高硅鋁合金的生產(chǎn)行列，相信通過大家的齊心協(xié)力，一定能使高硅鋁合金焊接技術(shù)在上新臺(tái)階，如果您有對高硅鋁合金的需求，請和我們聯(lián)系。