脉冲电流辅助加热的低温快速扩散焊接装置及其焊接方法

摘要

本发明公开了一种脉冲电流辅助加热的低温快速扩散焊接装置及其焊接方法，该装置包括石墨体加热电源、石墨体、电极、界面加热脉冲电源和试样；该方法是以石墨体辐射热为主，以焊接界面接触电阻热和放电热为辅，通过脉冲电流在待连接界面产生的电阻热和放电热形成原始液相，并借助较小的外加挤压力实现扩散焊接。本发明可以减小残余应力，显著缩短焊接时间，且所需外加压力小，可避免工件在加压方向上产生严重变形；有利于材料表面氧化膜破碎，同时可以降低材料表面加工精度要求；本发明工艺简单、设计巧妙、使用方便，可广泛应用于各种非金属与金属的扩散焊接。

主权项

一种脉冲电流辅助加热的低温快速扩散焊接装置的焊接方法，其特征在于：采用的焊接装置包括石墨体加热电源(1)、石墨体(2)、电极、界面加热脉冲电源(5)和试样，所述的试样包括非金属试样(10)和金属试样(7)，非金属试样(10)和金属试样(7)之间为中间层(9)所述的电极分为第一电极(3)和第二电极(6)，第一电极(3)连接非金属试样(10)和界面加热脉冲电源(5)的一端，第二电极(6)连接金属试样(7)和界面加热脉冲电源(5)另一端，所述的金属试样(7)、非金属试样(10)和中间层(9)位于一对石墨体(2)内，石墨体加热电源(1)通过导线(8)与一对石墨体(2)连接；所述的中间层(9)为软质金属，中间层(9)的厚度为100～500μm；焊接方法包括以下具体步骤：(1)焊前准备，使用砂纸打磨待连接的试样及中间层(9)表面，使试样和中间层(9)的接触面产生较多的接触点；(2)将打磨清洗后的试样组装件放入石墨体(2)内，使电极与试样相接触并固定，在试样的接触面处固定放置一个热电偶，保证在整个焊接过程中热电偶始终测定的是连接界面及其附近的温度；(3)抽取扩散炉内空气至真空状态，通过电极在连接件之间施加预制压力，接通石墨体加热电源(1)，加热试样至低温扩散焊接温度；(4)通过界面加热脉冲电源(5)对试样施加电流脉冲，连接界面温度升至峰值温度，界面发生溶解，形成的液相通过毛细管力和外加挤压力作用，实现填缝和铺展，电阻热和放电热使界面微区局部溶解，形成界面液相后，接触面之间已基本达到原子间的接触；(5)当界面液相层形成后，点接触消失，电流密度迅速下降，界面电阻热和放电热显著减小，界面温度很快降至石墨发热体内的环境温度，试样在该温度下进行扩散焊接，直至形成焊接接头后，随炉冷却至室温，并撤除预制压力，完成整个扩散焊接过程。