[发明专利]一种电流加热扩散连接装置及方法

说明书

一种电流加热扩散连接装置及方法，属于板材扩散连接技术领域。解决了现有的扩散连接工艺存在加热时间长、热暴露时间长，炉温冷却后的板材组织晶粒粗大，表面氧化严重，导致板材的综合力学性能降低的问题。本发明直流电源的分别通过两段水冷导线连接两个铜电极；所述两个铜电极连接在待连接板材的两端；所述水冷导线通过循环水系统保持水温低于阈值A；陶瓷模具包括上下两部分，所述待连接板材设置在陶瓷模具的两部分之间；液压机用于对夹持在陶瓷模具之间的待连接板材施压；压力传感器用于采集液压机对陶瓷模具施加的压力，并对采集的信号进行显示。本发明适用于板材扩散连接使用。

技术领域

本发明属于板材扩散连接技术领域。

背景技术

电流的焦耳热效应使得通电导体可以在很短的时间内达到一个较高的温度。这对提高生产效率和节约能源有重要意义。其关键在于传统的加热方式中热源来自于外部热源，而电流加热时，热源来自内部。利用这一工艺优势，国内外的学者将电流加热技术与焊接工艺结合，并将其推向产业化。

近几年，采用电流加热的焊接工艺不断涌现，解决了难焊接材料的部分焊接性能差的难题，其中电流加热搅拌摩擦焊接技术降低了搅拌头的力矩和压力，且可以焊接部分高温合金。

扩散连接是高温压力焊接的一种，固体只能依靠扩散方式进行迁移(气体和液体可以依靠对流和扩散)，当温度升高时，原子的能量增加。当达到一定程度时，原子便可以离开平衡位置而迁移到另一个位置，固态材料的扩散连接便是利用原子的这种扩散而得以实现的，扩散连接技术是要扩散的两个或者几个坯料通过表面的相互紧密的接触，在一定的温度和压力作用下使接触面互扩散，最终连接界面组织连续，界面达到原子量级结合的固态连接方法。扩散连接工艺适用于大体积合金的焊接，且没有回弹或残余应力，焊接表面规则，无宏观焊缝，界面组织差异小。

扩散连接工艺通常要求板材在高温下长时间的加热，对于高温合金材料(如镍基高温合金)加热时间达2小时。传统的炉温加热方式通过热传导和对流的方法加热板材，虽然温度可以精确地控制，但长时间的加热不仅严重浪费了电能，而且推高了加热设备的制造要求和成本。由于热暴露时间长，炉温冷却后的板材组织晶粒粗大，表面氧化严重，综合力学性能降低。

发明内容

本发明目的是为了解决现有的扩散连接工艺存在加热时间长、热暴露时间长，冷却后的板材组织晶粒粗大，表面氧化严重，综合力学性能降低的问题，提出了一种电流加热扩散连接装置及方法。

本发明所述一种电流加热扩散连接装置，该装置包括液压机1、铜电极2、水冷导线3、水管4、压力传感器5、陶瓷模具7、直流电源8和循环水系统9；

直流电源8的两个电极分别通过两段水冷导线3连接两个铜电极2；所述两个铜电极2分别连接在待连接板材的两端；所述水冷导线3为中空结构的导线，所述水冷导线3的中空部通过水管4与循环水系统9连通，并通过循环水系统9保持水温低于阈值A；其中，阈值A的范围为：18度到27度；

陶瓷模具7设置在液压机1的施压平台上，包括上夹持部与下夹持部，所述待连接的至少两块板材平行放置在上夹持部与下夹持部之间；液压机1用于对所述上夹持部施压；压力传感器5用于采集液压机1对上夹持部施加的压力。

进一步地，还包括封边装置，所述封边装置用于对待连接的至少两块板材进行焊接封边。

进一步地，封边后的待连接的至少两块板材的边缘留有一个排气孔。

进一步地，还包括排气管15，所述排气管15焊接在封边后的待连接板材的边缘的排气孔上。

进一步地，还包括抽真空系统，抽真空系统用于抽取封边后的待连接的至少两块板材之间的空气。