铝合金复杂结构件真空钎焊研究+文献综述(5)
Si Cu Mg Zn Mn Ti Fe Al
≤0.6 ≤0.20 ≤0.05 ≤0.10 1.0～1.6 ≤0.15 0.～ 0.7 余量
2.1.2 试验钎料
钎料是指焊接过程中在低于母材熔点的温度下熔化并填充钎缝间隙的金属或合金。钎焊时，焊件是依靠熔化的钎料凝固后连接起来的。因此，焊缝的质量在很大程度上取决于钎料。钎料必须满足：具有合适的熔点，最少比母材的熔点低150C；具有良好的润湿性、流动性、热稳定性，能够与母材原子相互扩散，形成较为牢固的焊接接头；成分均匀，接头性能满足使用要求。铝是一种较为活泼的元素，还必须考虑钎料成分和母材成分的电化学腐蚀问题、钎料的色泽问题以及镀覆性能等[7]。铝钎料主要以Al-Si合金为主。有时加入Cu、Zn、Ge等元素以满足工艺性能的要求。
Al-Si系列钎料是以Al-Si共晶成分为基础，其组织中曲卷片的Si力学性能不佳，但通过添加稀土变质剂可获得较好的力学性能。
对于非溶剂真空钎焊来说，就必须添加Mg，形成Al-Si-Mg三元系钎料，镁作为一种金属活化剂，除了能消除炉腔环境中存在的氧和水气，还可去除氧化膜，还能降低铝硅钎料的熔点，使在相同的钎焊温度下，能进一步改善钎料的润湿性。现在已经形成商品的真空铝钎料有：
（1）Al-Si-Mg合金，其中Mg的含量在1.5%左右，Si的含量在11.5%左右，余量为Al。该钎料的熔点在577℃~610℃之间，是非晶状态；
（2）Al-Si-Mg-Bi合金，其和上一种钎料性能相似，较前者流动性好；
（3）Al-Si-Mg-Sr-La合金，其在（1）的基础上加入Sr和La，提高了钎料的强度和流动性。
本试验中采用4004M钎料进行真空钎焊。
通过DTA差热分析装置进行钎料的熔化特性分析。4004M钎料熔化温度范围为从554.2℃到605.2℃，范围51℃，见图2.1.1。本试验中使用的3A21铝合金固液相线温度为643-654℃，4004M钎料可以保证母材不熔化的条件下进行真空钎焊。
图2.1.1 4004M钎料的熔化范围
通过参照GB11364-89《钎料铺展性及填缝性试验方法》进行4004M钎料的铺展性试验，测定时使用钎料0.1g，温度采用635℃，试样用铝合金板尺寸为80×24×2mm时，4004M钎料铺展面积为58 mm2，钎料的铺展性较好，在试验中可以较好的润湿母材。
2.2 试验设备
真空铝钎焊的炉体有热壁式和冷壁式两种。常用的为冷壁式结构，其炉壁为双层水冷结构，炉壳由于具有循环水冷和受反射屏屏蔽，温度不高，通常炉壳内壁温度只有100℃～200℃，而炉内放置工作区的温度可高达1000℃以上，能很好地承受外界的大气压力，适于大件的中、高温钎焊，而且加热效率较高，使用比较方便安全。由于铝合金的熔化温度（约630～660℃）和钎料的熔化温度（约577～630℃）比较接近，最好能使用多区加热并各自独立控制的微机控制系统，这样便于控制加热空间的温度均匀性，防止零件在加热和冷却过程中产生较大的应力变形，影响钎缝的成形，同时可以避免零件过烧等缺陷产生。通常为了适应精密零部件的加工要求，对于钎焊铝合金的炉体，要求有效加热空间的炉温均匀度在±3℃以内，最高加热温度在700℃左右。
真空系统应主要包括三级真空机组、真空管道、真空阀门、压缩机等。对于铝的真空钎焊工艺，真空系统至少要求在10-3Pa级的真空度。为了达到这种高真空要求，不仅要有旋片式机械泵、罗茨泵和油扩散泵三级泵组系统，使真空系统有足够的抽真空能力，还要求整个炉腔的密封性能也应有很高的要求，防止出现一边抽真空一边泄漏的“穿堂风”现象。由于在泄漏较大的情况下，会出现钎焊时工件的氧化膜不能有效清除而造成钎焊无法进行，同时使加热体、反射屏等零件