Výzkum nového procesu pájení rozdílných kovů v hliníkové slitině 6063/Červenéměděný spoj
Abstrakt: Byl vyvinut nový proces pájení s odlišným kovem pro spoj hliníkové slitiny 6063/červené mědi. Tato metoda využívá jako svařovací materiál zinko-hliníkový plněný drát, kombinuje vlastnosti TIG svařování a pájení a má výhody pohodlného provozu a vysoké účinnosti. Smáčivost, pevnost ve smyku a mikrostruktura spoje byly analyzovány porovnáním s tradičním pájením natvrdo v peci. Výsledky ukazují, že nový proces pájení může efektivně realizovat svařování spoje hliníkové slitiny 6063/červené mědi a získat vyšší pevnost spoje ve smyku, až 70,2 N/mm2.
Klíčová slova: hliník měděný spoj; pájení natvrdo; pájecí drát plněný tavidlem; zinek hliníkový výplňový kov.
Hliník a měď jsou široce používány v oblastech, jako je přenos elektřiny, výměna tepla a každodenní potřeby, díky jejich dobré elektrické a tepelné vodivosti. Ve srovnání s těmito dvěma není elektrická a tepelná vodivost hliníku tak dobrá jako měď.
Tržní cena hliníku je 1/3 mědi a hustota hliníku je pouze 1/3 mědi.
Bez ohledu na mechanické vlastnosti a elektrotepelné vlastnosti jsou náklady na hliníkové materiály pro stejné součásti 1/9 měděných materiálů. Lidé proto využívají technologii „náhrady hliníku za měď“ v mnoha průmyslových odvětvích ke snížení výrobních nákladů, jako je příprava mikroelektronických zařízení, energetických zařízení, baterií hybridních vozidel a energetických baterií.“ Existuje mnoho způsobů, jak spojit hliník s mědí. od procesu a Počínaje různými aspekty, jako jsou materiály, lze použít tavné svařování a pájení. Mezi nimi má tavné svařování spojů hliník/měď vysokou efektivitu výroby a krásný tvar, ale spoje jsou křehké, mají nízkou pevnost a jsou náchylné k. trhliny; metoda pájení je přísně kontrolována Za předpokladu zlepšení složení pájky a procesu pájení lze získat spoje měď/hliník s vynikajícím výkonem tradičních metod pájení je velkým problémem.
Tento experiment využívá nový proces pájení, který používá plněný pájecí drát jako svařovací materiál, plamen jako zdroj tepla a provozní metodu svařování wolframem a argonem, aby bylo dosaženo účinného spojení spoje hliníkové slitiny 6063 a červené mědi.
Testovací materiály a metody:
Materiály zkušební desky použité v tomto testu jsou hliníková slitina 6063 a červená měď. Pájecími materiály jsou Zn75Al25 a Zn92AI8, dva zinko-hliníkové pájecí dráty a zinko-hliníková pájka s plným jádrem s odpovídajícími součástmi. Všechna tavidla jsou CsF-AlF, což je nekorozivní tavidlo se střední teplotou.
Z analýzy výsledků testu vyplývá, že smáčivost pájecího drátu plněného tavidlem na hliníkové slitině 6063 a mědi se příliš neliší od smáčivosti pájky pokrývající tavidlo. To je způsobeno nižší teplotou tání slitiny zinku a hliníku. Po rychlém roztavení při vysoké teplotě tavidlo včas zkapalní a účinně odstraňuje povrchové oxidy základního kovu, čímž je zajištěna smáčivost pájky k základnímu kovu. Ve srovnání s Zn92Al8 má Zn75Al25 lepší smáčivost, ať už na plechu z hliníkové slitiny 6063 nebo na měděném plechu. Oba se mohou dobře roztírat na hliníkové slitině 6063. Smáčivost na červené mědi je však průměrná. Plocha rozprostření Zn75Al25 je asi 50 mm, což je přijatelné, zatímco u Zn92Al8 je pouze asi 30 mm, což může snadno způsobit vady při pájení. Je vidět, že se zvyšujícím se obsahem zinku se zhoršuje smáčitelnost pájky na mědi. To proto, že kromě povrchového napětí jsou faktory, které ovlivňují smáčivost mezi tekutou pájkou a základním kovem, důležitější vztah mezi pájkou a základním kovem. Hliníkové a zinkové prvky v pájce budou vzájemně působit. Měď obecný kov reaguje za vzniku intermetalických sloučenin. Roztíratelnost zinko-hliníkové pájky na mědi souvisí s formou a množstvím produkovaných intermetalických sloučenin. Když je obsah hliníku nízký, budou se generovat intermetalické sloučeniny mědi a zinku, které mají vysokou teplotu tání. Když se vytvoří, vyrostou v dendritech a výhoncích, což bude bránit šíření tekuté pájky.
Z výsledků testu je patrné, že při pájení spojů slitina hliníku 6063/červená měď různými pájkami je pevnost ve smyku spojů získaných novým procesem pájení větší než pevnost získaná tradiční metodou pájení plamenem. Pevnost ve smyku spoje získaná použitím plněného pájecího drátu Zn75Al25 je nejvyšší, a to 70,20 N/mm2.
Z analýzy procesu, kdy se pro pájení v peci používá tradiční proces pájení natvrdo, se přídavný kov pro pájení a tavidlo položí na zkušební desku předem. Poté, co se přídavný kov pro tvrdé pájení roztaví při vysoké teplotě, spoléhá na jeho smáčitelnost vůči základnímu kovu, aby spontánně vtékal do pájecího švu pro dokončení pájecího spojení. Během tohoto procesu ovlivní kvalitu svařování faktory, jako je kvalita povrchu základního kovu, úroveň umístění zkušební desky a mezera pájecího švu. Vzhledem ke špatné smáčivosti Zn92Al8 na mědi je pevnost spoje ve smyku pouze 26,96 N/mm a jsou náchylné k defektům, jako je částečné nestavení spoje. Nový proces pájení využívá ruční plnění drátem, které se snadno ovládá a je podobné provozu argonového obloukového svařování metodou tavného svařování. Proto se může účinně vyhnout účinkům mezer mezi pájecími švy a dalším účinkům a vytvořit kyprý a krásný svar. Vzhledem k tomu, že plnicí drát a přidávání tavidla se provádí současně, je poměr pájky a tavidla vědecky stanoven, což také snižuje vady svařování způsobené nesprávným provozem. Z hlediska procesních metod má nový proces pájení natvrdo lepší flexibilitu, stabilitu a spolehlivost než tradiční pájení v peci.
Z analýzy pájecích materiálů vyplývá, že pevnost ve smyku spojů při použití pájky Zn75Al25 je vyšší než u pájky Zn92Al8. Na jedné straně je to proto, že smáčivost Zn75A125 na hliníkové slitině 6063 a mědi je lepší než u Zn92Al8. Během svařování pájka Snadněji teče a smáčí v pájecím švu; na druhé straně je pevnost ve smyku spoje makroskopickým projevem mikrostruktury pájecího švu a je zapotřebí další pozorování a analýza mikrostruktury spoje.
Závěr:
U pájecích materiálů stejného složení má spoj hliníková slitina/měď 6063 získaný novým procesem pájení natvrdo jemnější a hustší strukturu a vyšší pevnost ve smyku než spoj pájený natvrdo v tradiční peci; Pájecí materiál Zn78A122 na mědi a hliníku Smáčivost a pevnost spoje ve smyku jsou vyšší než u pájeného spoje Zn92AI8.
Struktura spoje hliník/měď 6063 využívající nový proces pájení Zn75Al25 na hliníkové straně pájecího švu je bílá síťová distribuce vysráženého obaleného černým (ax+ zm) eutektikem; struktura na měděné straně je měď-zinek Sloučenina na rozhraní tuhého roztoku hliníku, bílá masivní z struktura a dendritická struktura a zbytek tvoří velké množství černých (ax1+}zm) eutektik.
Nový proces pájení může efektivně realizovat svařování 6063 spojů hliníkové slitiny/červené mědi, se snadnou obsluhou, vysokou účinností svařování a vysokou pevností spoje ve smyku, až 70,2 N/mm2.
