钎焊温度和钎料包覆率对铝合金熔蚀的影响

术条件允许的范围内 。从焊缝形态来看 ,填缝效果较 金基体的位置 ; 从图 5a来看 ,钎料包覆率为 12%时 ,
好 ,虚焊率显著降低 ,仅为 2% ;从图 4c 来看 ,钎焊温 虽然虚焊率很低 ,但是熔蚀严重 ,熔蚀率达到 35% ;从
度 615℃时 ,熔蚀更加严重 ,高达 25% ,已超出技术条 图 5b来看 ,钎料包覆率为 16%时 ,熔蚀已十分严重 ,
0105 ～0120
110 ～115
≤0110
—
B a l1
910 ～1110
≤018
≤0130
≤0105
≤0110
≤0105
B a l1
2 试验结果
211 钎焊温度的影响 熔蚀率和虚焊率随钎焊温度和钎料包覆率的变化
的回复与再结晶组织 ,深色网状花纹组织为 A l2Si共 晶组织 ,块状组织为 α2A l[ 7, 8 ] 。钎焊后 ,网状花纹 A l2Si 共晶组织和 α2A l取代了原来铝合金基体 。
温度太低 ,钎料太少 ,又会出现虚焊现象 。在控制熔蚀
程度的同时又要减轻虚焊 ,就必须选择适当的钎焊温
度和钎料包覆率 。钎焊温度从 615℃降低至 595℃,熔
蚀降低 ,虚焊率升高 。这是因为温度越高 ,则公式中
C 、α越大 ,母材向液态钎料中的溶解量 G就越大 ,熔
蚀越严重 。温度Βιβλιοθήκη Baidu低 , C、α值减小 ,溶解量 G 也随之
various cladding ratio of filler metals (OM images)
( a) 12% ( b) 16%
焊温度应为 600～605℃,钎料包覆率应为 8% ～10%。
3 分析与讨论
母材在液态钎料中的溶解量可用下式表示 [ 9 ] :
G =ρC
V
(1 -
e-
αtS V
图 3 熔蚀率随钎料包覆率的变化 Fig13 Variation of melting erosion ratio w ith
cladding ratio of filler metals
图 4a～c的钎料包覆率均为 8% ,钎焊温度有不 同变化 。从图 4a来看 ,钎焊温度在 595℃时 ,熔蚀较 轻 ,熔蚀率为 10% (见图 2 ) 。但是焊缝凹陷 ,不够饱 满 ,虚焊率较高 ,达到 10 % ; 从图 4 b来看 ,钎焊温度
因素 。降低钎焊温度和钎料包覆率可以减轻熔蚀 ,但
是温度过低或钎料过少又会造成大量虚焊 ,二者矛盾
比较突出 。本文对铝合金钎焊温度和钎料包覆率的影
响进行了研究 ,分析了熔蚀和虚焊随钎焊温度和钎料
包覆率的变化规律 。
作者简介 :麦小波 ( 1979109—) ,男 ,广西桂林人 ,硕士研究生 , 主要从事铝合金钎焊的研究 。 E2mail: maixiaobo1 @ 1631com 联系人 :徐向阳 ,电话 : 010251687034 基金项目 :北京交通大学人才基金 (2004RC040) 收稿日期 : 2005206228
)
S
式中 : G—单位面积母材的溶解量 ;ρ—液态钎料的密
度 ; C—母材在液态钎料中的溶解度 ; V —液态钎料的
体积 ; S —液 、固相的接触面积 ;α—母材原子在液态钎
料中的溶解系数 ; t—液态下接触时间 。
由公式可知 ,温度和钎料体积直接影响熔蚀程度 。
要减轻熔蚀 ,就要降低钎焊温度和钎料包覆率 ;反之 ,
Influence of Braz ing Tem pera ture and C ladd ing Ra tio of F iller M eta ls on
M elting Erosion of A lum inum A lloy
MA I X iao2bo1, 2 , XU X iang2yang1 , J IN Zong2zhe1 , FEN G Zong2hui2 (11 Institute of M aterials Science and Engineering, School of M echanical, Electronic and Control Engineering, B eijing J iaotong University, Beijing 100044, China; 21Zhejiang Yinlun M achinery Co1, L td, Tiantai Zhejiang 317200, China) Abstract: The influence of brazing temperature and cladding ratio of filler metals on brazing quality of alum inum oil cool2 er for automobile engine was researched1The brazing weld m icrostructure was analyzed by op tical m etallographic m icro2 scope1The results show that w ith the increased brazing temperature from 595℃ to 615℃, the m elting erosion rate increa2 ses from 10% to 25% , the false brazing rate decreases from 10% to 2% 1A s the cladding ratio of filler m etals is in2 creased from 8% to 16% , the m elting erosion rate increases from 25% to 50% 1The increasing both brazing temperature and cladding ratio of cladding metals p romotes the element diffusion and solution of alum inum alloy1A s a result, the m elt2 ing erosion ratio increases1Considering synthetically influence of brazing temperature and cladding ratio, the brazing qual2 ity can be ensured when brazing at 600～605℃ and w ith 8% ～10% cladding ratio1
图 4 不同钎焊温度下钎焊焊缝的形貌 (OM 照片 )
Fig14 Morphologies of brazing welded bead under various brazing temperatures (OM images)
( a) 595℃ ( b) 605℃ ( c) 615℃
605℃时 ,熔蚀程度增加 ,熔蚀率为 16% ,但仍处于技 A l相和 A l2Si共晶相一起填充钎缝并占据了原来铝合
Key words: alum inum alloy; brazing; m elting erosion; brazing temperature; cladding ratio of filler metals
油冷器是冷却汽车发动机机油或润滑油的热交换 装置 。其中铝油冷器质量轻 ,比强度高 ,换热率高 ,耐 腐蚀 ,已在欧美国家得到广泛采用 。而国产汽车仍以 铜和不锈钢热交换器为主 ,铝化率较低 [ 1 ] 。铝油冷器 的焊接通常采用连续炉气体保护钎焊 [ 2～4 ] ,目前存在 的主要问题是熔蚀 。熔蚀导致产品产生凹坑 ,严重时 甚至将产品熔穿 ,后果严重 ,因此控制熔蚀具有重要意 义 。钎焊温度和钎料包覆率是影响铝合金熔蚀的重要
图 1 双复铝横截面示意图 Fig11 Schematic of cross section of double2composite
alum inum alloy
钎焊设备为 LWL 2600 型氮气保护连续炉 。钎焊 温度 选 用 595℃, 605℃和 615℃。钎 料 包 覆 率 选 用 8%、12%和 16%。原材料经清洗 、烘干 、装配后 ,在水
表 1 试验母材和钎料的化学成分 (质量分数 , %) Table 1 Chem ica l com position s of tested substra te and f iller m eta ls ( wt%)
Si
Fe
Cu
Mn
Zn
Mg
Al
AA 3003 母材 AA 4045 钎料
≤016
≤017
钎 焊温度和钎料包覆率对铝合金熔蚀的影响
麦小波 1, 2 ,徐向阳 1 ,金宗哲 1 ,冯宗会 2 (11北京交通大学 机械电子控制工程学院 材料科学与工程研究所 ,北京 100044;
21浙江银轮机械股份有限公司 ,浙江 天台 317200) 摘要 :研究了汽车发动机铝油冷器钎焊温度和钎料包覆率对钎焊质量的影响 ,借助金相显微镜对钎缝组织进行了 分析 。结果表明 ,钎焊温度从 595℃提高到 615℃时 ,熔蚀率从 10%提高到 25% ,虚焊率从 10%降低到 2% ;钎料 包覆率从 8%提高到 16%时 ,熔蚀率从 25%提高到 50%。钎焊温度和钎料包覆率的提高促进了元素扩散和铝合 金的溶解 ,导致熔蚀加剧 。综合考虑钎焊温度和包覆率的影响 ,钎焊温度选择 600～605℃,钎料包覆率选择 8% ～10%可以满足技术要求 。 关键词 :铝合金 ;钎焊 ;熔蚀 ;钎焊温度 ;钎料包覆率 中图分类号 : TG454 文献标识码 : A 文章编号 : 025426051( 2005) 1220013203
件允许的范围 。
熔蚀率高达 50% ,直观上看就像是大块的铝基体脱落
212 钎料包覆率的影响
并掉入钎料组织中 。
钎焊温度为 615℃,钎料包覆率分别为 8%、12%
由以上分析可以得出 ,随钎焊温度和钎料包覆率
和 16%时 ,钎焊焊缝的形貌见图 4c、图 5a和图 5b。从 降低 ,熔蚀减轻 ,虚焊率增加 。反之 ,熔蚀增加 ,虚焊率
《金属热处理 》2005年第 30卷第 12期
13
稀释的钎剂悬浮液中浸泡一定时间后取出烘干 ,放入 金相样品 ,用 XTL 2330型体视显微镜 、CMM 220金相显 连续炉中钎焊 。焊后在 115M Pa气压下保持 20 s,如果 微镜和 CF22000C型图像处理软件分析熔蚀形貌 ,测 期间出现泄漏或变形即为虚焊 。从钎焊件上取样制备 量熔蚀率 。
图 4c来看 ,钎料包覆率 8%时 ,熔蚀率为 25% ,大量 α2 减小 。综合考虑熔蚀和虚焊两个方面的要求 ,最高钎
14
《金属热处理 》2005年第 30卷第 12期
图 5 不同钎料包覆率下钎焊焊缝的形貌 (OM 照片 )
Fig15 Morphologies of brazing weld beaded under
1 试验材料及方法
试验材料是由 AA3003和 AA4045铝合金构成的 双复铝箔 [ 5 ] 。其中 AA3003作为基材 , AA4045作为钎 料 ,二者经轧制成型 ,钎料附着于基材表面 。双复铝的 结构见图 1 所示 ,材料化学成分见表 1。钎剂选用由 K3 A lF6 和 KA lF4 共晶熔盐组成的 Nocolok 氟铝盐钎 剂 [6]。
减小 。当温度降低到 600℃以后 ,温度对熔蚀的影响
逐渐减小 , 虚焊率则明显上升 。当钎焊温度降低到
595℃时 ,从熔蚀角度考虑是比较理想的温度 ,但是虚
焊率过高 。
随钎料包覆率增大 ,熔蚀程度增大 。这是因为钎
分别见图 2和图 3 (在钎料包覆率较高的条件下 ,虚焊
率趋于零 ,故未给出虚焊率曲线 ) 。不同工艺条件下
熔蚀形貌分别见图 4和图 5。图中浅色基体为铝合金
图 2 熔蚀率和虚焊率与钎焊温度的关系 Fig12 B razing temperature vs melting erosion
ratio and false brazing ratio