Naujo skirtingų metalų litavimo proceso 6063 aliuminio lydinyje tyrimas/raudonavario jungtis
Anotacija: Sukurtas naujas litavimo procesas su skirtingais metalais 6063 aliuminio lydinio/raudonojo vario jungtims. Šiuo metodu kaip suvirinimo medžiaga naudojama cinko-aliuminio fliuso viela, derinamos TIG suvirinimo ir litavimo kietuoju lydmetaliu charakteristikos, patogus veikimas ir didelis efektyvumas. Sujungimo drėkinamumas, šlyties stiprumas ir mikrostruktūra buvo analizuojami lyginant su tradiciniu litavimu krosnyje. Rezultatai rodo, kad naujasis litavimo procesas gali efektyviai suvirinti 6063 aliuminio lydinio/raudonojo vario jungtį ir pasiekti didesnį jungties šlyties stiprumą – iki 70,2 N/mm2.
Raktažodžiai: aliuminio vario jungtis; litavimas; litavimo viela su srautu; zino aliuminio užpildo metalas.
Dėl gero elektros ir šilumos laidumo aliuminis ir varis plačiai naudojami tokiose srityse kaip elektros perdavimas, šilumos mainai ir kasdieniai poreikiai. Palyginti su dviem, aliuminio elektros ir šilumos laidumas nėra toks geras kaip vario.
Aliuminio rinkos kaina yra 1/3 vario, o aliuminio tankis – tik 1/3 vario.
Neatsižvelgiant į mechanines savybes ir elektrotermines savybes, aliuminio medžiagų kaina tiems patiems komponentams yra 1/9 varinių medžiagų. Todėl žmonės naudoja „vario aliuminio pakeitimo“ technologiją daugelyje pramonės šakų, kad sumažintų gamybos sąnaudas, pavyzdžiui, ruošia mikroelektroninius prietaisus, energetinę įrangą, hibridinių transporto priemonių akumuliatorius ir energijos baterijas.“ Yra daug būdų, kaip aliuminį sujungti su variu, Pradedant nuo įvairių aspektų, pvz., medžiagų, gali būti naudojamas lydomasis suvirinimas ir litavimas. Aliuminio/vario jungčių lydinio suvirinimas pasižymi dideliu gamybos efektyvumu ir gražia forma, tačiau jungtys yra trapios, mažo stiprumo ir linkusios į suvirinimą. Įtrūkimai yra griežtai kontroliuojami, siekiant pagerinti litavimo sudėtį ir litavimo procesą tradicinių litavimo metodų kliūtis yra didelė problema.
Šiame eksperimente taikomas naujas litavimo procesas, kuriame kaip suvirinimo medžiaga naudojama litavimo viela su šerdimi, šilumos šaltinis – liepsna ir lankinio suvirinimo volframo argonu metodas, siekiant efektyviai sujungti 6063 aliuminio lydinio/raudonojo vario jungtį.
Bandymo medžiagos ir metodai:
Šiam bandymui naudojamos bandymo plokštės yra 6063 aliuminio lydinys ir raudonasis varis. Litavimo medžiagos yra Zn75Al25 ir Zn92AI8, dvi cinko-aliuminio lydmetalis su lydmetaliu ir cinko-aliuminio kietojo šerdies lydmetalis su atitinkamais komponentais. Visi srautai yra CsF-AlF, tai yra vidutinės temperatūros nerūdijantis srautas.
Iš bandymo rezultatų analizės matyti, kad 6063 aliuminio lydinio ir vario lydmetalio lydmetalio su šerdimi drėkinamumas nedaug skiriasi nuo lydmetalio, dengiančio srautą. Taip yra dėl žemesnės cinko ir aliuminio lydinio lydymosi temperatūros. Greitai ištirpęs aukštoje temperatūroje srautas laiku suskystėja ir efektyviai pašalina netauriojo metalo paviršiaus oksidus, užtikrindamas lydmetalio drėkinimo gebėjimą prie netauriojo metalo. Palyginti su Zn92Al8, Zn75Al25 yra geriau drėkinamas tiek ant 6063 aliuminio lydinio plokštės, tiek ant vario plokštės. Abu gali gerai plisti ant 6063 aliuminio lydinio. Tačiau raudonojo vario drėkinamumas yra vidutinis. Zn75Al25 plitimo plotas yra apie 50 mm, o tai yra priimtina, o Zn92Al8 - tik apie 30 mm, o tai gali lengvai sukelti defektų litavimo metu. Matyti, kad padidėjus cinko kiekiui, lydmetalio drėkinamumas ant vario blogėja. Taip yra todėl, kad be paviršiaus įtempimo, skysto lydmetalio ir netauriojo metalo drėgmę turintys veiksniai yra svarbesnis ryšys tarp lydmetalio ir netauriojo metalo. Aliuminio ir cinko elementai lydmetalyje sąveikaus vienas su kitu. Vario netaurieji metalai reaguoja sudarydami intermetalinius junginius. Cinko-aliuminio lydmetalio tepamumas ant vario yra susijęs su pagamintų intermetalinių junginių forma ir kiekiu. Kai aliuminio kiekis yra mažas, susidaro vario-cinko intermetaliniai junginiai, kurių lydymosi temperatūra yra aukšta. Kai jie susidaro, jie augs dendrituose ir ūgliuose, o tai trukdys skysto lydmetalio plitimui.
Iš bandymų rezultatų matyti, kad lituojant 6063 aliuminio lydinio/raudonojo vario jungtis skirtingais lydmetaliniais lydmetaliais, nauju litavimo būdu gautų jungčių šlyties stipris yra didesnis nei gaunamas tradiciniu litavimo liepsna būdu. Jungties šlyties stipris, gautas naudojant fliusinę litavimo vielą Zn75Al25, yra didžiausias – 70,20 N/mm2.
Iš proceso analizės, kai krosnyje naudojamas tradicinis litavimo procesas, litavimo užpildas ir srautas iš anksto uždedami ant bandymo plokštės. Kai litavimo užpildo metalas ištirpsta aukštoje temperatūroje, jis priklauso nuo netauriojo metalo drėkinimo, kad spontaniškai tekėtų į litavimo siūlę, kad užbaigtų litavimo jungtį. Šio proceso metu tokie veiksniai kaip netauriojo metalo paviršiaus kokybė, bandymo plokštės išdėstymo lygis ir litavimo siūlės tarpas turės įtakos suvirinimo kokybei. Dėl prasto Zn92Al8 drėkinimo ant vario, jungties šlyties stipris yra tik 26,96 N/mm, todėl gali atsirasti tokių defektų kaip dalinis jungties nesusiliejimas. Naujajame litavimo procese naudojamas rankinis vielos užpildymas, kurį lengva valdyti ir kuris panašus į argono lankinio suvirinimo veikimą lydinio suvirinimo metodu. Todėl jis gali veiksmingai išvengti litavimo siūlių tarpų ir kitų efektų bei sudaryti putlią ir gražią suvirinimo siūlę. Kadangi viela pildoma ir srauto įpylimas atliekami vienu metu, litavimo ir srauto santykis yra moksliškai fiksuotas, o tai taip pat sumažina suvirinimo defektus, atsiradusius dėl netinkamo veikimo. Todėl, kalbant apie proceso metodus, naujasis litavimo procesas pasižymi geresniu lankstumu, stabilumu ir patikimumu nei tradicinis krosninis litavimas.
Iš litavimo medžiagų analizės matyti, kad jungčių šlyties stipris naudojant Zn75Al25 lydmetalą yra didesnis nei lydmetalio Zn92Al8. Viena vertus, taip yra todėl, kad 6063 aliuminio lydinio ir vario Zn75A125 drėkinimo savybės yra geresnės nei Zn92Al8. Suvirinimo metu lydmetalis Litavimo siūlėje lengviau teka ir šlapias; kita vertus, jungties šlyties stipris yra makroskopinis litavimo siūlės mikrostruktūros pasireiškimas, todėl reikia toliau stebėti ir analizuoti jungties mikrostruktūrą.
Išvada:
Tos pačios sudėties litavimo medžiagoms 6063 aliuminio lydinio/vario jungtis, gauta naudojant naują litavimo procesą, turi smulkesnę ir tankesnę struktūrą bei didesnį šlyties stiprumą nei jungtis, lituota tradicinėje krosnyje; Zn78A122 litavimo medžiaga ant vario ir aliuminio Jungties drėkmingumas ir šlyties stiprumas yra didesni nei Zn92AI8 litavimo jungties.
6063 aliuminio lydinio/vario jungties struktūra, naudojant naują Zn75Al25 litavimo procesą litavimo siūlės aliuminio pusėje, yra baltas tinklinis nuosėdų, apvyniotų juoda (ax+ zm) eutektika, pasiskirstymas; struktūra vario pusėje yra vario-cinko Aliuminio kieto tirpalo sąsajos junginys, balta masyvi z struktūra ir dendritinė struktūra, o likusi dalis yra daug juodos (ax1+ zm) eutektikos.
Naujasis litavimo procesas gali efektyviai suvirinti 6063 aliuminio lydinio / raudonojo vario jungtis, nes yra lengvas valdymas, didelis suvirinimo efektyvumas ir didelis jungties šlyties stiprumas, iki 70,2 N/mm2.
