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金属与陶瓷管对接方法
编辑:宜兴市华宇耐火电瓷厂   时间:2016-08-24


         当前,在烧结的产品中,陶瓷或金属塑胶的使用量不断增长.塑胶的特性使得混合物能够按所用注模机器类型的标准进行编排.此外,在粉末注模(PIM)领域已经进行了大量的研究,也有很多这方面的出版物,这意味着PIM正在快速成长,并已经在工业中有了自己的位置,可以看作是一个工艺分支.粉末注模尤其适用于陶瓷和金属部分的系列产品.该技术可以应用于很多领域,诸如医疗,航空航天部门,汽车工业和电力工程等粉末注模的工艺流程可分为3个步骤.首先,在调配阶段,用一种热塑性的粘合剂对陶瓷或金属粉末进行调配.然后就可以对高密度聚合物填料(填料含量大约占容积的70%)进行注模处理.用这种方法生产的注模部分称为"原型部分",在下一个阶段(脱离阶段)中还必须把粘合剂从其中移走.粘合剂可以通过使用热萃取或者是借助于催化剂,溶剂萃取除去,这部分称为"已脱离原型部分".陶瓷或金属部分的实际产品是在随后高达2000℃的烧结阶段中形成的.这部分很致密,其密度值为理论值的98%一99.9%.

由于应用注模方法进行生产的部件受到几何形状复杂性的制约,因此最好是在"原型部分"阶段就把这些部件按简单的几何形状进行编排.对于塑胶材料,传统的串焊(series welding)即可满足该要求,这样,使得塑胶的应用成为现实.该文中塑胶作为一种加工助剂不仅可用于注模,还用于在脱离和烧结之前,连接几个独立的部分.另外一个正面效应是可能生产出复合材料〔例如熔钢和建筑用钢).料,选一种聚烯烃做氧化铝的粘合剂,聚缩醛(树脂)做特种钢的粘合剂.用这些材料为样品注模,然后用不同的方法进行焊接和数据对照.在注模之后和烧结之前的原型部分阶段进行焊接.塑胶焊接的方法是应用高密度聚合物填料进行连接,在原型致密阶段,会产生非匀质性焊缝,但可在随后的烧结阶段消失.山于陶瓷或金属部分的几何形状比较复杂,所以导致炸接的特点受到限制,在试验中应用3种不同的焊接方法

第1种是热具焊接,原理是所焊物体局部接触电热焊具并在其高温下连接在一起.

第2种是热辐射焊接,热辐射焊接并不接触所焊部位,它通过一种红外辐射的方法传热.

第3种是振动焊接,振动焊接

上述两种方法相反,它通过摩擦使所焊部位成为部分可塑状态,从而两物体在压力的作用下连接在一起,可以相互带动对方移动.由于原型部分表现出一定的脆性材料特征,因此要注意确保连接压力很低并且焊接部位在此阶段没有受损.热具焊接的温度大约180℃,对于低熔点的陶瓷原料(118℃)和金属原料(164 Y:)是适用的.

1原型部分的塑焊

选一种氧化铝(A1z 0s)和一种特种钢料做试验材

2试验结果

陶瓷和金属焊接的结果是可以调换的,以特种钢复合物或特种钢为例进行讨论.不同焊接方法不同阶段的焊接强度(二,)和焊接系(人)见焊接系数(f)表示焊接强度和原材料强度的比例.由于表中的数据只是在最初的可行性研究阶段得出的,因此如果振动焊接可行,考虑到其优越性,那么与其他方法相比,它的缺点是可以忽略的.通过试验发现,在原型部分阶段,有个明显的特点是强度很低,这主要是由于填料的含量很高,大约占到容积的70%,表1特种钢焊接强度与焊接系数连接阶段热具焊接强度

于典型的PIM产品,通常靠外的区域紧凑而无孔,在焊接部件的内侧则形成一个有一些小孔的组织,孔的数量在很大程度上由烧结条件决定

3结论

这些填充物并没有起到提高强度的作用,反而会降低横截面的承载能力,这就需要大大降低焊接压力.在已脱离阶段结构已经固定,在烧结前温度大概能达到1 000℃,这使得强度有较大的提高.采用振动焊接方法.在烧结阶段时,连原型部分阶段产生的焊缝非匀质问题都已经在粘合中消失了.烧结后的部件具有较高的强度,高温焊接时其强度为母材强度的96%,热辐射焊接时其强度为母材强度的97%.振动焊接此数值达到了80%,据估计采用振动焊接方法的该数值还会有较大的提高.采用高温焊接方法在已脱离原型阶段时焊接系数超过了1.0,其原因可以归结为在焊接中形成的焊珠.由于焊接时材料的损失,还要考虑到两方面的影响,一方面截面面积增加,另一方面由于焊珠和焊接部件之间的缺口—通常是断裂的开始点,缺口效应会逐渐显现出来.对总的来说,采用粉末注模〔PIM)的方法来生产部件具有很高的实用价值,同传统的单边多极焊接相比,它使生产成本大幅降低.尤其是在高强度的陶瓷和金属粉末注模过程中,采用传统的单边多极焊接方法,其后处理工艺费用很高,往往占生产成本的90%.目前的研究结果表明,将来用粉末注模(PIM)方法生产复合材料也是切实可行的(例如将硬质的金属外壳与具有延展性的内核相连接),这必A1会开发出更多的应用领域.



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