Pesquisa sobre novo processo de brasagem de metais dissimilares em liga de alumínio 6063/vermelhojunta de cobre
Resumo: Um novo processo de brasagem com metal diferente para junta de liga de alumínio 6063/cobre vermelho foi desenvolvido. Este método usa arame fluxado de zinco-alumínio como material de soldagem, combina as características da soldagem TIG e brasagem, e tem as vantagens de operação conveniente e alta eficiência. A molhabilidade, resistência ao cisalhamento e microestrutura da junta foram analisadas comparando com a brasagem tradicional em forno. Os resultados mostram que o novo processo de brasagem pode efetivamente realizar a soldagem de junta de liga de alumínio 6063/cobre vermelho, e obter maior resistência ao cisalhamento da junta, até 70,2 N/mm2.
Palavras-chave: junta de cobre e alumínio; brasagem; arame de brasagem com núcleo de fluxo; metal de adição de alumínio zine.
Alumínio e cobre são amplamente usados em campos como transmissão de eletricidade, troca de calor e necessidades diárias devido à sua boa condutividade elétrica e térmica. Comparado com os dois, a condutividade elétrica e térmica do alumínio não é tão boa quanto a do cobre.
O preço de mercado do alumínio é 1/3 do cobre, e a densidade do alumínio é apenas 1/3 do cobre.
Sem considerar as propriedades mecânicas e eletrotérmicas, o custo dos materiais de alumínio para os mesmos componentes é 1/9 dos materiais de cobre. Portanto, as pessoas usam a tecnologia de "substituição de alumínio por cobre" em muitas indústrias para reduzir os custos de produção, como a preparação de dispositivos microeletrônicos, equipamentos de energia, baterias de veículos híbridos e baterias de energia." Existem muitas maneiras de conectar alumínio ao cobre, variando de processo e Partindo de diferentes aspectos, como materiais, soldagem por fusão e brasagem podem ser usadas. Entre elas, a soldagem por fusão de juntas de alumínio/cobre tem alta eficiência de produção e formato bonito, mas as juntas são quebradiças, de baixa resistência e propensas a rachaduras; o método de brasagem é estritamente controlado. Sob a premissa de melhorar a composição da solda e o processo de brasagem, juntas de cobre/alumínio com excelente desempenho podem ser obtidas. Portanto, a brasagem é uma tecnologia promissora de conexão cobre-alumínio. No entanto, a baixa eficiência de produção dos métodos tradicionais de brasagem é um obstáculo à sua promoção. Grande problema.
Este experimento adota um novo processo de brasagem, que usa arame de brasagem com núcleo de fluxo como material de soldagem, chama como fonte de calor e método de operação de soldagem a arco de tungstênio-argônio, a fim de obter uma conexão eficiente da junta de liga de alumínio 6063/cobre vermelho.
Materiais e métodos de teste:
Os materiais da placa de teste usados neste teste são liga de alumínio 6063 e cobre vermelho. Os materiais de solda são Zn75Al25 e Zn92AI8, dois fios de brasagem com núcleo de fluxo de zinco-alumínio e solda de núcleo sólido de zinco-alumínio com componentes correspondentes. Os fluxos são todos CsF-AlF, que é um fluxo não corrosivo de temperatura média.
A partir da análise dos resultados do teste, a molhabilidade da solda de fio de brasagem com núcleo de fluxo na liga de alumínio 6063 e cobre não é muito diferente daquela da solda que cobre o fluxo. Isso se deve ao menor ponto de fusão da liga de zinco-alumínio. Após derreter rapidamente em alta temperatura, o fluxo se liquefaz com o tempo e remove efetivamente os óxidos da superfície do metal base, garantindo a capacidade de molhagem da solda ao metal base. Comparado com Zn92Al8, Zn75Al25 tem melhor molhabilidade, seja em placa de liga de alumínio 6063 ou placa de cobre. Ambos podem se espalhar bem na liga de alumínio 6063. No entanto, a molhabilidade no cobre vermelho é média. A área de espalhamento de Zn75Al25 é de cerca de 50 mm, o que é aceitável, enquanto a de Zn92Al8 é de apenas cerca de 30 mm, o que pode facilmente causar defeitos durante a brasagem. Pode-se observar que, à medida que o teor de zinco aumenta, a molhabilidade da solda no cobre piora. Isso ocorre porque, além da tensão superficial, os fatores que afetam a molhabilidade entre a solda líquida e o metal base são, mais importante, a relação entre a solda e o metal base. Os elementos de alumínio e zinco na solda irão interagir entre si. O metal base de cobre reage para formar compostos intermetálicos. A espalhabilidade da solda de zinco-alumínio no cobre está relacionada à forma e à quantidade de compostos intermetálicos produzidos. Quando o teor de alumínio é baixo, serão gerados compostos intermetálicos de cobre-zinco, que têm um alto ponto de fusão. Quando são gerados, eles crescerão em dendritos e brotos, o que dificultará a propagação da solda líquida.
Pode ser visto a partir dos resultados do teste que ao brasar juntas de liga de alumínio 6063/cobre vermelho com soldas diferentes, a resistência ao cisalhamento das juntas obtidas pelo novo processo de brasagem é maior do que aquela obtida pelo método tradicional de brasagem por chama. A resistência ao cisalhamento da junta obtida usando fio de brasagem com núcleo de fluxo Zn75Al25 é a mais alta, que é 70,20 N/mm2.
A partir de uma análise de processo, quando o processo de brasagem tradicional é usado para brasagem de forno, o metal de enchimento de brasagem e o fluxo são colocados na placa de teste com antecedência. Depois que o metal de enchimento de brasagem é derretido em alta temperatura, ele depende de sua molhabilidade para o metal base para fluir espontaneamente para a costura de brasagem para completar a conexão de brasagem. Durante esse processo, fatores como a qualidade da superfície do metal base, o nível de colocação da placa de teste e a folga da costura de brasagem afetarão a qualidade da soldagem. Devido à baixa molhabilidade do Zn92Al8 no cobre, a resistência ao cisalhamento da junta é de apenas 26,96 N/mm, e defeitos como falta parcial de fusão da junta são propensos a ocorrer. O novo processo de brasagem usa enchimento de arame manual, que é fácil de operar e é semelhante à operação de soldagem a arco de argônio no método de soldagem por fusão. Portanto, ele pode efetivamente evitar os efeitos das folgas da costura de brasagem e outros efeitos, e formar uma solda rechonchuda e bonita. Como o enchimento do arame e a adição de fluxo são realizados simultaneamente, a proporção de solda e fluxo é cientificamente fixada, o que também reduz defeitos de soldagem causados por operação inadequada. Portanto, em termos de métodos de processo, o novo processo de brasagem tem melhor flexibilidade, estabilidade e confiabilidade do que a brasagem de forno tradicional.
Da análise dos materiais de brasagem, a resistência ao cisalhamento das juntas usando solda Zn75Al25 é maior do que a da solda Zn92Al8. Por um lado, isso ocorre porque o desempenho de molhamento do Zn75A125 na liga de alumínio 6063 e cobre é melhor do que o do Zn92Al8. Durante a soldagem, a solda é mais fácil de fluir e molhar na costura de brasagem; por outro lado, a resistência ao cisalhamento da junta é a manifestação macroscópica da microestrutura da costura de brasagem, e mais observação e análise da microestrutura da junta são necessárias.
Conclusão:
Para materiais de solda da mesma composição, a junta de liga de alumínio/cobre 6063 obtida pelo novo processo de brasagem tem uma estrutura mais fina e densa e maior resistência ao cisalhamento do que a junta soldada em um forno tradicional; material de solda Zn78A122 em cobre e alumínio A molhabilidade e a resistência ao cisalhamento da junta são maiores do que as da junta de solda Zn92AI8.
A estrutura da junta de liga de alumínio 6063/cobre usando o novo processo de brasagem Zn75Al25 no lado do alumínio da costura de brasagem é uma distribuição de rede branca de precipitado envolto com eutético preto (ax+ zm); a estrutura no lado do cobre é um composto de interface de solução sólida de cobre-zinco e alumínio, estrutura z maciça branca e estrutura dendrítica, e o restante é um grande número de eutético preto (ax1+ zm).
O novo processo de brasagem pode efetivamente realizar a soldagem de juntas de liga de alumínio 6063/cobre vermelho, com fácil operação, alta eficiência de soldagem e alta resistência ao cisalhamento da junta, de até 70,2 N/mm2.
