Ricerca sul nuovo processo di brasatura di metalli dissimili nella lega di alluminio 6063/rossogiunto di rame
Estratto: È stato sviluppato un nuovo processo di brasatura con metallo dissimile per giunto in lega di alluminio 6063/rame rosso. Questo metodo utilizza filo animato di zinco-alluminio come materiale di saldatura, combina le caratteristiche della saldatura TIG e della brasatura e presenta i vantaggi di un funzionamento conveniente e di un'elevata efficienza. La bagnabilità, la resistenza al taglio e la microstruttura del giunto sono state analizzate confrontandole con la tradizionale brasatura in forno. I risultati mostrano che il nuovo processo di brasatura può realizzare efficacemente la saldatura del giunto in lega di alluminio 6063/rame rosso e ottenere una maggiore resistenza al taglio del giunto, fino a 70,2 N/mm2.
Parole chiave: giunto in rame-alluminio; brasatura; filo per brasatura animato; metallo d'apporto in alluminio-zinco.
L'alluminio e il rame sono ampiamente utilizzati in settori quali la trasmissione di elettricità, lo scambio di calore e le necessità quotidiane grazie alla loro buona conduttività elettrica e termica. Rispetto ai due, la conduttività elettrica e termica dell'alluminio non è buona quanto quella del rame.
Il prezzo di mercato dell'alluminio è 1/3 di quello del rame e la sua densità è solo 1/3 di quella del rame.
Senza considerare le proprietà meccaniche e le proprietà elettrotermiche, il costo dei materiali in alluminio per gli stessi componenti è 1/9 dei materiali in rame. Pertanto, le persone utilizzano la tecnologia di "sostituzione dell'alluminio al rame" in molti settori per ridurre i costi di produzione, come la preparazione di dispositivi microelettronici, apparecchiature energetiche, batterie per veicoli ibridi e batterie energetiche. Esistono molti modi per collegare l'alluminio al rame, che vanno dal processo e Partendo da diversi aspetti come i materiali, è possibile utilizzare la saldatura per fusione e la brasatura. Tra questi, la saldatura per fusione di giunti in alluminio/rame ha un'elevata efficienza di produzione e una bella forma, ma i giunti sono fragili, poco resistenti e inclini alle crepe; il metodo di brasatura è rigorosamente controllato. Con la premessa di migliorare la composizione della saldatura e il processo di brasatura, è possibile ottenere giunti in rame/alluminio con prestazioni eccellenti. Pertanto, la brasatura è una promettente tecnologia di collegamento rame-alluminio. Tuttavia, la bassa efficienza di produzione dei metodi di brasatura tradizionali è un ostacolo alla sua promozione. Grande problema.
Questo esperimento adotta un nuovo processo di brasatura, che utilizza filo per brasatura animato come materiale di saldatura, fiamma come fonte di calore e metodo di saldatura ad arco di tungsteno e argon, per ottenere una connessione efficiente del giunto in lega di alluminio 6063/rame rosso.
Materiali e metodi di prova:
I materiali della piastra di prova utilizzati in questo test sono lega di alluminio 6063 e rame rosso. I materiali di saldatura sono Zn75Al25 e Zn92AI8, due fili di brasatura con anima di flusso in zinco-alluminio e saldatura a nucleo solido in zinco-alluminio con componenti corrispondenti. I flussi sono tutti CsF-AlF, che è un flusso non corrosivo a media temperatura.
Dall'analisi dei risultati del test, la bagnabilità della saldatura a filo animato su lega di alluminio 6063 e rame non è molto diversa da quella della saldatura che ricopre il flusso. Ciò è dovuto al punto di fusione più basso della lega di zinco-alluminio. Dopo essersi fuso rapidamente ad alta temperatura, il flusso si liquefa nel tempo e rimuove efficacemente gli ossidi superficiali del metallo di base, garantendo la capacità di bagnatura della saldatura sul metallo di base. Rispetto a Zn92Al8, Zn75Al25 ha una migliore bagnabilità sia su piastra in lega di alluminio 6063 che su piastra di rame. Entrambi possono diffondersi bene sulla lega di alluminio 6063. Tuttavia, la bagnabilità sul rame rosso è nella media. L'area di diffusione di Zn75Al25 è di circa 50 mm, il che è accettabile, mentre quella di Zn92Al8 è di soli 30 mm circa, il che può facilmente causare difetti durante la brasatura. Si può notare che all'aumentare del contenuto di zinco, la bagnabilità della saldatura sul rame peggiora. Questo perché, oltre alla tensione superficiale, i fattori che influenzano la bagnabilità tra la saldatura liquida e il metallo di base sono, in modo più importante, la relazione tra la saldatura e il metallo di base. Gli elementi di alluminio e zinco nella saldatura interagiranno tra loro. Il metallo di base in rame reagisce formando composti intermetallici. La spalmabilità della saldatura zinco-alluminio sul rame è correlata alla forma e alla quantità di composti intermetallici prodotti. Quando il contenuto di alluminio è basso, si genereranno composti intermetallici rame-zinco, che hanno un punto di fusione elevato. Quando vengono generati, cresceranno in dendriti e germogli, il che ostacolerà la diffusione della saldatura liquida.
Dai risultati dei test si può vedere che quando si brasano giunzioni in lega di alluminio 6063/rame rosso con diverse saldature, la resistenza al taglio delle giunzioni ottenute con il nuovo processo di brasatura è maggiore di quella ottenuta con il tradizionale metodo di brasatura a fiamma. La resistenza al taglio della giunzione ottenuta utilizzando filo per brasatura con anima di flusso Zn75Al25 è la più alta, ovvero 70,20 N/mm2.
Da un'analisi del processo, quando il processo di brasatura tradizionale viene utilizzato per la brasatura in forno, il metallo di riempimento e il flusso per brasatura vengono depositati in anticipo sulla piastra di prova. Dopo che il metallo di riempimento per brasatura viene fuso ad alta temperatura, si affida alla sua bagnabilità rispetto al metallo di base per fluire spontaneamente nella saldatura per completare la connessione di brasatura. Durante questo processo, fattori come la qualità della superficie del metallo di base, il livello di posizionamento della piastra di prova e lo spazio tra le saldature di brasatura influenzeranno tutti la qualità della saldatura. A causa della scarsa bagnabilità di Zn92Al8 sul rame, la resistenza al taglio del giunto è di soli 26,96 N/mm e sono inclini a verificarsi difetti come la parziale mancanza di fusione del giunto. Il nuovo processo di brasatura utilizza il riempimento manuale del filo, che è facile da usare ed è simile al funzionamento della saldatura ad arco di argon nel metodo di saldatura per fusione. Pertanto, può evitare efficacemente gli effetti degli spazi tra le saldature di brasatura e altri effetti e formare una saldatura soda e bella. Poiché il riempimento del filo e l'aggiunta del flusso vengono eseguiti simultaneamente, il rapporto tra lega per saldatura e flusso è scientificamente fissato, il che riduce anche i difetti di saldatura causati da un funzionamento improprio. Pertanto, in termini di metodi di processo, il nuovo processo di brasatura ha una migliore flessibilità, stabilità e affidabilità rispetto alla tradizionale brasatura in forno.
Dall'analisi dei materiali di brasatura, la resistenza al taglio dei giunti che utilizzano la saldatura Zn75Al25 è superiore a quella della saldatura Zn92Al8. Da un lato, questo perché le prestazioni di bagnatura di Zn75A125 su lega di alluminio 6063 e rame sono migliori di quelle di Zn92Al8. Durante la saldatura, la saldatura È più facile da scorrere e bagnare nella cucitura di brasatura; d'altra parte, la resistenza al taglio del giunto è la manifestazione macroscopica della microstruttura della cucitura di brasatura e sono necessarie ulteriori osservazioni e analisi della microstruttura del giunto.
Conclusione:
Per materiali di saldatura della stessa composizione, il giunto in lega di alluminio 6063/rame ottenuto mediante il nuovo processo di brasatura presenta una struttura più fine e densa e una maggiore resistenza al taglio rispetto al giunto brasato in un forno tradizionale; materiale di saldatura Zn78A122 su rame e alluminio. La bagnabilità e la resistenza al taglio del giunto sono superiori a quelle del giunto di saldatura Zn92AI8.
La struttura del giunto in lega di alluminio 6063/rame che utilizza il nuovo processo di brasatura Zn75Al25 sul lato in alluminio della giunzione di brasatura è una distribuzione a rete bianca di precipitato avvolto con eutettico nero (ax+zm); la struttura sul lato in rame è un composto di interfaccia in soluzione solida di alluminio-zinco rame, struttura z massiva bianca e struttura dendritica, e il resto è costituito da un gran numero di eutettico nero (ax1+ zm).
Il nuovo processo di brasatura può realizzare efficacemente la saldatura di giunzioni in lega di alluminio 6063/rame rosso, con semplicità di utilizzo, elevata efficienza di saldatura ed elevata resistenza al taglio delle giunzioni, fino a 70,2 N/mm2.
