[发明专利]一种准热等静压扩散连接装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种扩散连接装置及方法。

背景技术

传统扩散连接是一种精密的连接方法，是指相互接触的表面，在高温下利用轴向压力使被连接表面相互靠近，局部发生塑性变形，经一定时间后结合层原子间相互扩散形成整体的可靠连接，为实现一次成功连接多组精密构件，需将压头7拓展为平板8，见图2，而且对平板表面平面度要求较高，构件不同区域受热不均，易引起内部应力产生焊后变形，并且单一轴向加压容易使构件产生变形(墩粗)，难以实现构件的精密连接，而现有热等静压扩散连接的方法需将待连接材料密封在包套内，用某种液体或气体介质在各个方向加力将两种材料紧密地压在一起，通过加热体的直接辐射构件进行加热，加热到熔点以下的某个温度，并保温保压一段时间，使材料通过原子间相互扩散实现连接；尽管液静压法和气静压法可用面广，优越性大，但它仍有不足之处，这种方法需要在特殊的热等静压设备上完成，在普通的扩散焊机上无法实现，并且在焊接前需要将待连接材料密封在包套内，工艺复杂，难以广泛地应用于企业的大规模生产中。

发明内容

本发明的目的是为解决传统扩散连接需将压头拓展为高精度平板，并且单一轴向加压容易使构件产生墩粗，不易控制连接精度，构件不同区域受热不均，易引起内部应力产生焊后变形，现有热等静压扩散连接需要在热等静压设备上完成，在普通的扩散焊机上无法实现的问题，提供一种准热等静压扩散连接装置及方法。

本发明的准热等静压扩散连接装置包括筒体、顶滑块、底滑块和粉末，底滑块设置在筒体的下端，顶滑块设置在筒体的上端且顶滑块的上端至少一半外露在筒体的上端面外，筒体的内腔装有粉末。

本发明的准热等静压扩散连接方法是通过以下步骤实现：一、将两个待连接构件的表面精加工、超声清洗；二、将步骤一中的两个待连接构件的表面相对叠加，用50-100μm的金属箔将对接后的侧表面包覆，并用金属丝缠绕在金属箔上将其固定后埋入筒体内腔的粉末中；三、将装有待连接构件的准热等静压扩散连接装置放入扩散焊机的炉膛内，焊机上的压头直接作用在顶滑块上，连接温度为两个待连接构件熔点的0.5～0.8倍，保温20分钟到4小时，冷却到室温，即完成两个构件的扩散连接。

本发明的优点是：一、本发明相对于传统扩散连接而言，本发明的装置在压头上省去了扩展平板，采用流动粉末作为加压介质代替单一轴向加压，将压力均匀的施加在待连接构件的各个表面，构件接头连接质量高、连接过程中构件受热均匀、连接引起的变形小、生产率高等特点；二、本发明的方法相对于通过液相或者气相加压的热等静压扩散连接而言，本发明利用普通扩散焊设备可以实现热等静压扩散连接工艺，以实现复杂构件的热等静压精密扩散连接；省去了待连接构件必须密封在包套内的工艺，从而使得工艺简单、设备成本低，扩散连接的效果接近于热等静压。三、本发明的装置和方法适用于实现多种金属自身及相互间的高效精密扩散连接，尤其适合于具有复杂结构的金属件的扩散连接。

附图说明

图1是本发明准热等静压扩散连接装置的结构示意图，图2是现有热等静压扩散连接时需要在压头上外延刚性平板的结构示意图，图3是镀银试件采用本发明准热等静压扩散连接方法所获得的连接接头微观组织形貌图，图4是镀银试件采用现有扩散连接方法所获得的连接接头微观组织形貌图，图5是镀金试件采用本发明准热等静压扩散连接方法所获得的连接接头微观组织形貌图，图6是镀金试件采用现有扩散连接方法所获得的连接接头微观组织形貌图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式包括筒体1、顶滑块2、底滑块3和粉末4，底滑块3设置在筒体1的下端，顶滑块2设置在筒体1的上端且顶滑块2的上端至少一半外露在筒体1的上端面外，筒体1的内腔装有粉末4。采用粉末颗粒作为加压介质，代替热等静压机的液体或气体加压，从而在普通扩散焊机上辅助相应装置利用粉末流动施加均压，实现构件的精密连接。筒体1的大小根据扩散焊机的内腔尺寸确定；使用时，首先在筒体1内放置底滑块，之后放入一定量的粉末4，放入包覆好的待连接构件，再撒入粉末4至筒体1的上沿，放置顶滑块2，轻轻压下顶滑块2使之进入筒体1内且进入的高度为顶滑块2的1/5即可。顶滑块2与底滑块3在扩散连接时保持刚性，因此沿压头轴向压实粉末4。