(2)在给定成分的合金,对不同过热度的氢含量曲线来说,随着过热度增大,氢含量的曲线将上移。
加Al-Si合金进行铍的激光焊接或TIG焊接,其保护条件不是处在真空状态,而是气体保护状态。焊接后在焊缝中存在不同数量的气孔,同时还在焊缝的根部存在缩孔。有时还有夹杂物(特别是非金属夹杂物)存在。上述缺陷的存在往往导致焊缝的力学性能变坏,使焊缝的
气密性和抗腐蚀性能下降。
4.填充材料的厚度
填充材料厚度对铍焊接质量的影响很大。张友寿等人[20]曾经采用0.2-1.0mm厚的Al-Si合金填充材料对铍进行过激光束焊接的实验研究,并获得3点结果:
(1)按高能束的束斑直径考虑加入Al-Si合金片的厚度。激光束、电子束和微束等离子焊经过聚焦后,束斑的直径都很小,通常只有零点几mm甚至更细,如果填充材料较厚,束斑只能照射到填充材料上,只加
热熔化填充材料,而铍母材本身熔化得很少,往往造成焊接连接不好或未连接上。
(2)对激光焊接来说,激光对Al-Si合金和铍材料的
反射率不一样,在焊接时,激光能的高斯峰值至少应有三分之二照射到Al-Si合金填充材料片上,其余的激光能量照射到铍母材上,这样才能在焊接时形成激光能量的合理分配,使焊接连接的质量能够得到保证。
(3)根据铍焊缝中填充材料的成分控制和选择填充材料的厚度。首先,必须确认所加填充材料的厚度不致使铍的焊接开裂。在这个基础上确定填充材料的厚度。资料已经报道,当铍焊缝中Al-Si合金的平均含量大于20%时,铍焊缝才不会开裂。由试验确定铍的电子束和激光束焊接铍使用的填充材料的最佳厚度应为0.3-0.4mm。当Al-Si合金片的厚度小于0.3mm时,将导致焊缝中填充材料的平均铝含量降低,抑制焊缝开裂的倾向就很小。当填充材料厚度大于0.8mm时,高能束密度焊接的束斑只照射到填充材料上,只能加热熔化填充材料部分,而铍母材则相对熔化得很少,难以形成良好的连接,或者造成未熔合乃至脱焊。采用气体保护钨极电弧焊接,由于焊缝的热输入大,焊缝的深宽比较小,焊缝的熔深比较浅,铍母材熔化的量较多,因此所加填充材料的厚度可以适当增加一些。张友寿等人在铍的钨极电弧焊接中,使用0.4-1.0mm等不同厚度的Al-Si合金填充材料都可以使铍的焊接不产生开裂。
在Al-Si合金中,当硅的含量≤5%时,合金的流动性不太好。当硅含量在5%-15%的范围内,随着硅含量的增加,流动性也增加。当硅含量达到15%的过共晶成分时,流动性最好。当硅的含量超过15%,其流动性反而减少。流动性减少的原因是:
(1)Si的熔化潜热比
基体金属Al的熔化潜热大许多,使合金液体的流动性随Si含量的增加而变好。
(2)液体金属的流动性可以用某一特定条件下流动的长度来表示。长度的极大值不在共晶成分(含Si量为12%)范围,而是移向右边的过共晶成分(Si含量为15%)一边,这是因为Al-Si合金在急冷的非平衡条件下,共晶点偏移到过共晶一边的原因。
5.填充材料的加入方法
从铍的焊接过程来看,加填充材料的方法会受到一些限制。象焊接界常使用的送丝机构或送粉式加入填充材料的方法则用的很少。另外,由于目前没有使用填充材料
焊条焊接铍,所以,焊接时焊件不能开成V型坡口。
5.1 夹入式加入
将铍件加工止口时, 留出填充材料厚度的余量。在加工铍的焊接件时,同样用机加工的方法加工Al-Si合金片。在对加工时,可以将数片0.4mm厚的Al-Si合金重叠在一起, 装在一个事先设计好的专用
夹具内,这样一次可以加工多片填充材料,同时还可防止Al-Si合金变形。在焊接前,将加工好的填充材料作清洁处理和除气处理后,再进行装配和焊接。夹入式加入的填充材料,焊缝的成型质量好,焊缝熔池中Al-Si合金的含量相对均匀。
5.2 送入式加入
铍在焊接后经质量检测,对产生的气孔缺陷需要进行补焊,补焊时可以用送粉机构将Al-Si合金粉体材料加入。填充材料直接送入气孔处,然后用激光束照射粉体材料使之熔化,封住气孔。用粉体材料填充补焊,存在焊缝成型不好、焊缝成分的
均匀性差、粉体材料与原焊缝(铍铝硅熔化形成的焊缝)的润湿效果差和粉体材料
比表面大易氧化等问题。但由于气孔是整个焊缝中的一个局部位置或微小的区域,补焊时存在局部位置的填充材料的堆垛,补焊后再用机械
打磨的方法进行修复是允许的。另外,也可以采用腐蚀性较低的钎剂,以去除焊缝、铍及钎料表面的氧化膜,改善填充材料对铍的润湿性,提高钎接质量。
将Be直接与不锈钢进行扩散焊接,会产生中间相,增加接头脆性,接头会产生沿晶界或结合界面开裂,导致焊接接头强度不高。铍与316L不锈钢扩散焊的结合强度在50MPa以内。采用向铍和不锈钢之间加中间层材料可以防止形成脆性高且硬度大的中间相,改善铍和不锈钢的连接性能。国外学者采用过Ti、Be-Cu合金、Cu和Ag等作中间层材料对Be与不锈钢进行扩散焊接。研究结果表明:Be-Cu合金和Ag合金是比较好的中间层。铍与316L不锈钢进行扩散焊接,加Ag中间层,在788℃真空中2h可以完成扩散焊接;Be-Cu合金是一种比较好的过渡材料,在800℃下2h可以实现扩散焊接。
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