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真空釬焊與攪拌摩擦焊在冷板上的工藝對比分析

真空釬焊與攪拌摩擦焊在冷板上的工藝對比分析

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?在電力電子行業的冷板(散熱器)焊接領域,鋁真空釬焊和攪拌摩擦焊(FSW) 作為兩種先進的焊接工藝廣泛的應用在冷板(散熱器)產品不同的使用領域,兩種各具特性的焊接工藝具有各自優勢,存在有一定的差異和側重點不同。

 

本文將針對兩者的特性,對真空釬焊和(FSW)進行技術比較。

 

攪拌摩擦焊(FSW)

 

原理

攪拌摩擦焊(FSW)焊接過程是由一個圓柱體或其他形狀(如帶螺紋圓柱體)的攪拌針(welding pin)伸入工件的接縫中,利用高速旋轉的攪拌頭(主要是軸肩)與工件之間的摩擦熱量,使焊頭前面的材料發生強烈塑性變形熱,然后隨著焊頭沿著焊接界面向前移動,高度塑性變形的材料逐漸沉積在攪拌頭的背后,并在焊具的擠壓下形成致密的固相焊縫。

 

攪拌摩擦(FSW)是一種通過攪拌頭在母材本體攪拌摩擦時把鋁分子熔合到一起完成焊接的一種方法,屬于固相焊接。但是由于焊接方法特點的限制,僅限于線性的焊接軌跡。

 

 

優點
1

焊接接頭熱影響區顯微組織變化小,應力較低,只是局部影響材料金相,不影響整體性硬度

2

操作過程方便實現機械化、自動化、能耗低,對作業環境要求低

3

無需添加焊絲,不需焊前除氧化膜,不需要保護氣體

4

焊接過程安全、無污染、無煙塵等

5

節能、環保,成本低

 

缺點
1

只能對焊縫進行單道焊接,線性焊接,焊速不是很快,焊接效率低。

2

工裝夾具要求高,投入成本較高

3

焊接結束焊縫終點會留有一個工藝孔,需要對工藝孔復雜設計處理

4

焊接后產品的變形量較大些

5

攪拌頭的磨損消耗太快

6

對應冷板流道設計要簡單化,不能做到腔體內部結構復雜焊接,散熱特性難以滿足要求時,需要增加流量來彌補要求,對散熱性能要求高的產品最終轉換到成套設備提高成本

 

真空釬焊

 

原理

1、是指工件在真空室內進行加熱焊接,主要用于要求質量高的產品和易氧化材料的焊接;

2、釬焊屬于固相連接,釬焊時母材不熔化,由于采用比母材熔化溫度低的釬料,加熱溫度采取低于母材固相線而高于釬料液相線的一種連接方法;

3、被連接的零件和釬料加熱到釬料熔化,利用液態釬料在母材表面潤濕、鋪展與母材相互溶解和擴散和在母材間隙中潤濕、毛細流動、填縫與母材相互溶解和擴散而實現零件間的連接;

4、真空釬焊是借助真空環境下與不同的作用機理清除氧化膜,因不用釬劑,顯著提高了產品的抗腐蝕性;

5、釬料的濕潤性和流動性良好,可以焊更復雜和狹小通道的部位,有很高的成品率,有好的安全生產條件。

 

 

優點
1

可一次釬焊多道鄰近的焊縫形同整個面,焊接時可以疊加裝爐,根據爐子的容量,同爐釬焊多個組件,提高焊接效率高

2

所焊產品可以在承受高耐壓時不變形

3

工裝夾具通用,一次性投入成本,通常不需要為產品特殊設計再投入

4

工件整體受熱均勻,熱應力小,可將變形量控制到最小程度,可實現小余量平整易加工

5

工件處于真空條件下,不會出現氧化、增碳、脫碳及污染變質等現象,釬縫成形美觀,難腐蝕

6

對應冷板流道結構根據參數任意設計復雜流道,可做到產品性能散熱特性更優越、更穩定

 

缺點
1

高溫焊接后材料硬度降低,冷板特性要求需要重新熱處理提高硬度,增加成本。

2

焊接操作過程中對工藝要求高,技術難度大,能耗高,時間長

3

焊接前清洗、環保費用成本高

 

焊縫區別

 

 

焊后硬度對比

 

 

 

由于電力電子成套設備針對不同的應用領域對散熱性能的要求不同,采用冷板(散熱器)焊接工藝要求不同來選擇。

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