真空熱擴散焊在模具行業(yè)中的應用

真空擴散焊是一種新的焊接工藝，不經(jīng)過傳統(tǒng)的釬料輔助焊接就可以直接焊接兩個或多個物體表面，焊后強度和焊接率更高。

對于模具行業(yè)來說，真空擴散焊接技術(shù)是一種革命性的創(chuàng)新應用，它將成為當今模具制造技術(shù)如3D打印或傳統(tǒng)CNC加工不可替代的有效補充。例如，對于大型隨行冷卻模具的設計和制造，真空擴散焊接技術(shù)可以縮短模具設計周期，簡化模具設計工序，不受材料種類的限制，提供模具的冷卻效率和強度，降低模具設計制造成本以及最終用戶的生產(chǎn)成本。

但是，真空擴散焊接技術(shù)在模具行業(yè)還處于初始應用階段，模具設計人員需要盡快了解真空擴散焊接的基本原理和前后技術(shù)要求，進而運用真空擴散焊接的思維設計模具，體現(xiàn)真空擴散焊接技術(shù)在模具行業(yè)的最大價值。同時，設計者認為真空擴散焊接設備的質(zhì)量也是決定采用擴散焊接工藝的模具質(zhì)量和性能的決定性因素，如應明確設備的壓力精度、溫度平均溫度性以及設備的技術(shù)重現(xiàn)性等。

訪問國內(nèi)三家知名模具廠，在交流過程中，模具企業(yè)提出了一些有關(guān)擴散焊接技術(shù)的問題，我們將對這些問題進行梳理，以下分享給大家。

1、真空擴散焊的基本原理

真空擴散焊是一種固體焊接，主要是在一定的溫度和壓力下，使兩個物體或多個物體的接觸表面塑性變形，在保溫/保壓或保溫/加壓一定時間后使焊接表面間的原子相互擴散，實現(xiàn)表面的冶金接合。

2、真空擴散焊的加工流程？

一般產(chǎn)品設計——零件加工——焊前清洗——組裝——入爐擴散焊——出爐完畢（如需外形處理或表面處理，可再次進行CNC加工或熱處理工藝）

3、在模具行業(yè)的典型應用有哪些。

模具追隨水路及熱流路系統(tǒng)分流板等

4、焊接前對材料需要做哪些處理。

材料不需要特殊處理，主要需要去毛刺，用超聲波或酒精清洗表面，表面不得有油或脂質(zhì)。

5、真空熱擴散焊對材料有什么要求。例如，可以舉出材料的性質(zhì)、厚度、光澤度、平坦度等。

在真空擴散焊接中，原則上需要材料間的膨脹系數(shù)，特別是接近異種材料的材料。材料厚度可以小到微米級，具體厚度還必須取決于材料和產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設計等。材料的表面光潔度一般為Ra0.6mm/Rz5級，平面度小于0.04mm。

6、材料焊后和原材料性能有哪些變化。

這是因為，材料本身不同的材料發(fā)生變化，擴散焊接的過程也是熱加工的過程，也可以對包括微觀結(jié)構(gòu)影響和變化在內(nèi)的材料進行熱處理，但微觀結(jié)構(gòu)變化非常小，對材料的性能沒有明顯的影響。

7、焊接工件的整體使用壽命有哪些變化。

雖然使用壽命的變化很難說，但具體材料的具體產(chǎn)品分析是必要的，原則上比較長，例如需要真空釬焊。焊接后的強度可以達到總材料強度的90-95%。

8、焊接工件的機械加工性能和拋光性能如何。

焊接后工件的加工性能和拋光性能與原材料相同，不受影響。

9、真空爐的有效加工尺寸和焊接時間？

目前最大的有效加工尺寸可達900（寬）*1000（深）*500（高）mm，焊接時間取決于材料和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等因素，原則上大多數(shù)產(chǎn)品的工藝時間在12小時以內(nèi)。

10、真空擴散焊、釬焊及3D打印的區(qū)別？模具在什么情況下應選擇真空擴散焊來加工模具鑲件？真空擴散焊的優(yōu)點是什么。

真空擴散焊和釬焊都屬于焊接，兩者最大的區(qū)別是釬焊需要釬料，擴散焊不需要，結(jié)果不用釬料的擴散焊產(chǎn)品焊后強度高，工藝設計更簡單。三維印刷是一種激光燒結(jié)技術(shù)，產(chǎn)品強度因原材料的限制和工藝特點而達不到擴散焊后的強度，而且三維印刷的原材料范圍有限，產(chǎn)品尺寸也受到限制。在中型、大型模具的情況下，適用于真空擴散焊接，在小型模具批量定量化的情況下，也可以考慮使用真空擴散焊接。因為真空擴散焊接設備可以在同一爐的相同工藝時間內(nèi)同時完成多個產(chǎn)品的焊接。

對于模具強度要求高、焊接總面積大、水路加工難的產(chǎn)品，采用真空擴散焊接工藝較為適宜。

真空擴散焊金屬粉末三維印刷的優(yōu)點：

1、材料選擇范圍廣，可直接使用標準型材料

2、工件尺寸大，最大尺寸可達900（寬）*1000（深）*500（高）mm

3、工件性能更好，如強度、耐腐蝕性等，冶金性能非常接近母材

4、生產(chǎn)效率更高，無論零件大小，工藝時間基本可以控制在12小時以內(nèi)，而且一爐可加工多種產(chǎn)品。

11、如何判斷和驗證伴隨擴散焊接加工的水路的順暢化。

可以通過加壓空氣和通水等方法進行測試。

12、設備規(guī)格和最大可加工尺寸？

設備有效空間示例：200×200×200 mm，300×300×300 mm，300×500×250 mm，400×400×400 mm，600×800×600 mm，900×1500×根據(jù)500毫米或客戶的要求，將產(chǎn)品尺寸定制為與設備空閑空間相同的尺寸。

13、影響企業(yè)真空擴散焊接工藝使用的制約因素有哪些。

真空擴散焊接技術(shù)對許多國內(nèi)企業(yè)來說還是比較新的技術(shù)，尤其是民生產(chǎn)品，目前國內(nèi)主要有部分軍需品和前沿產(chǎn)品用于擴散焊接技術(shù)。

影響企業(yè)使用和推廣的主要因素包括：。

1、對擴散焊接技術(shù)不了解，與自身相關(guān)的應用實例還很少

2、缺乏相關(guān)專業(yè)技術(shù)設計人員，現(xiàn)有產(chǎn)品或新產(chǎn)品難以使用擴散焊接工藝

3、認為設備投入成本大，但由于不了解擴散焊接工藝和設備運營，沒有看到擴散焊接設備使用成本低、效率高的特點

4、高端產(chǎn)品需求量還不多，擴散焊接工藝主要針對結(jié)構(gòu)復雜、對性能和應用環(huán)境要求較高的產(chǎn)品。

14、擴散焊接技術(shù)后材料的硬度如何變化。

具體材料的具體分析，如：擴散焊接工藝前氣體淬火的不銹鋼更硬，奧氏體不銹鋼和銅變軟。

15、擴散焊接技術(shù)對工件的焊前硬度有什么要求。

原則上，較軟材料的表面有利于擴散焊接，具體產(chǎn)品需要具體分析。然而，客戶可以在擴散焊接過程之后進行固化處理。

16、擴散焊1爐安裝多個工件時，對工件高度差有要求嗎。

如果工件位于同一平面上，建議高度差小于0.04毫米。如果不能避免自然高差，也可以采用間隔方式進行高度補償。當工件重疊布置時，各工件之間的直徑和平面尺寸需要具體情況的具體分析。