本發(fā)明涉及釬焊，具體涉及一種含藥芯的復(fù)合焊絲制備方法和裝置。

背景技術(shù)：

1、焊絲是焊接工藝中的關(guān)鍵材料，主要包括實心焊絲和藥芯焊絲，其中藥芯焊絲內(nèi)部填充有特定的焊劑，形成了一種類似于“管狀”的結(jié)構(gòu)。焊劑中包含了各種合金元素和輔助材料，能夠改善焊接過程中的冶金性能和機(jī)械性能。

2、zn-al釬料合金根據(jù)鋁含量的不同，釬料熔點在382-500℃范圍，釬料塑性強(qiáng)度和潤濕性也由于鋁含量的變化而變化，故制備可靈活調(diào)整焊料配方中鋁含量的zn-al釬料具有良好的應(yīng)用前景。傳統(tǒng)的藥芯焊條制備方法中，首先在焊料金屬粉在熔煉時就計算并配好zn和al的份額，通過連鑄連擠方式形成較長的細(xì)小焊管，采用人工裝粉的方式，往細(xì)長焊管里添加釬劑，然后多次變徑拉拔成型制成不同規(guī)格的藥芯焊絲。但是人工裝粉過程中，容易導(dǎo)致有毒粉塵外溢和彌漫，不利于工人安全和環(huán)境保護(hù)；而且拉拔成型次數(shù)較多，拉拔模具支出高，工序復(fù)雜，耗時長。

3、例如專利cn103612026a的一種復(fù)合釬料藥芯鋁焊絲制備方法中，將復(fù)合鋁合金通過軋機(jī)軋制成復(fù)合合金帶，將所述復(fù)合帶材減薄到0.3～0.6mm，帶材寬度為9～12mm；將所述復(fù)合合金帶軋成u形；在復(fù)合合金帶的u形槽中加入藥芯后，將復(fù)合合金帶軋成o形，減徑至直徑為2.4～3.0mm；繼續(xù)減徑，制成直徑為1.0～3.0mm的復(fù)合釬料藥芯鋁焊絲；其以復(fù)合帶材形式的外皮代替?zhèn)鹘y(tǒng)的合金形式的外皮，提高復(fù)合釬料藥芯焊絲的加工性能。但是，該藥芯焊絲制造過程中需要經(jīng)過多次進(jìn)行減徑處理才能達(dá)到特定藥芯焊絲的規(guī)格，生產(chǎn)效率低，而且在u形槽中加入藥芯容易導(dǎo)致有毒粉塵外溢和彌漫，生產(chǎn)環(huán)境惡劣。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，提供一種含藥芯的復(fù)合焊絲制備方法，能夠減少拉拔成型次數(shù)，實現(xiàn)釬劑粉體的高效灌裝，同時提高焊絲的焊接性能。

2、本發(fā)明的另一目的是提供一種含藥芯的復(fù)合焊絲制備裝置。

3、本發(fā)明上述目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

4、本發(fā)明保護(hù)一種含藥芯的復(fù)合焊絲制備方法，包括以下步驟：

5、s1，采用zn-al超塑性合金制備超塑性焊管；

6、s2，將焊料金屬粉和釬劑混合，制備藥芯料；

7、s3，將所述超塑性焊管加熱至超塑性變形溫度，并對所述超塑性焊管超聲振動，將所述超塑性焊管進(jìn)行熱塑性拉拔，并在拉拔過程中持續(xù)向所述超塑性焊管的內(nèi)腔中灌注所述藥芯料，即得含藥芯的復(fù)合焊絲。

8、本發(fā)明的含藥芯的復(fù)合焊絲制備方法，以超塑性合金作為焊管外皮材料進(jìn)行控溫拉拔，超塑性合金具有超高的延伸率，使焊管外皮加工成形性能優(yōu)異，能夠在較大的變徑幅度中拉拔，有效減少藥芯焊絲成型所需的拉拔次數(shù)。同時在熱塑性拉拔過程中同步灌裝藥芯料，減少有毒粉塵外溢和彌漫，且工藝簡單，能夠采用自動化高效的灌裝。進(jìn)一步地，本發(fā)明采用特定的超塑性合金作為焊管外皮材料基礎(chǔ)上，通過對藥芯料中焊料金屬粉組分調(diào)控，使焊絲在焊接時發(fā)生熔化而形成所需要的焊料成分，從而實現(xiàn)靈活調(diào)整焊料中鋁含量的效果。

9、拉拔工程中變形量較大時，模具與工件之間的摩擦力與阻力加大，不僅變形困難，而且會導(dǎo)致成型的管腔內(nèi)表面的粗糙度過大，直接填充釬劑時容易導(dǎo)致局部區(qū)域卡粉問題，影響焊接強(qiáng)度和效果；本發(fā)明在超塑性材料拉拔過程中采用超聲處理后，模芯外表面和焊料管腔內(nèi)壁進(jìn)行脈沖式的分離和觸碰，使得模芯外壁和焊料內(nèi)壁產(chǎn)生高頻刮擦，從而提高了管腔內(nèi)壁的表面質(zhì)量。

10、其中，本發(fā)明的超塑性合金是指那些具有超塑性的金屬材料，所述超塑性指延伸率超100％的現(xiàn)象。

11、本發(fā)明的超塑性合金能夠?qū)崿F(xiàn)拉拔的直徑變化幅度不小于22mm，例如能夠?qū)⑼鈴溅?0mm通管變徑拉拔成外徑為φ8mm管。

12、在其中一些實施方式中，步驟s1中，所述zn-al超塑性合金為znal5和/或znal22。所述znal5或znal22超塑性合金，在200～300℃時其延伸率達(dá)到2500％以上，拉拔加工成形性能優(yōu)異。

13、在其中一些實施方式中，步驟s1中，具體包括：將zn-al超塑性合金在250～300℃下塑性變形，塑性變形量≥80％，290-310℃下退火1.5-3h，得到超塑性焊管。優(yōu)選地，塑性變形量為80-120％。

14、在其中一些實施方式中，步驟s2中，所述焊料金屬粉為zn粉、al粉、zn基中間合金粉或al基中間合金粉中的至少一種。優(yōu)選地，所述焊料金屬粉中al和zn的含量不少于85wt％，更優(yōu)先地，al和zn的含量不少于90wt％。

15、優(yōu)選地，所述zn基中間合金或al基中間合金包括但不限于zn-al中間合金、zn-mg中間合金或al-mg中間合金。

16、可選地，所述zn-al中間合金包括但不限于znal2、znal10、znal15、znal20、znal30、znal50。

17、可選地，所述zn-mg中間合金包括znmg2。

18、可選地，所述al-mg中間合金包括almg2。

19、在其中一些實施方式中，步驟s2中，所述釬劑選自鋁系釬劑，包括但不限于氟鋁酸銫釬劑(csf-alf3-kf)和/或氟鋁酸鉀釬劑。

20、在其中一些實施方式中，步驟s2中，所述zn-al超塑性合金和焊料金屬粉的質(zhì)量比為(1.5-22):1。

21、在其中一些實施方式中，步驟s2中，所述zn-al超塑性合金和焊料金屬粉的總質(zhì)量與所述釬劑質(zhì)量之比為(8-9):(1-2)；優(yōu)選為(8.5-8.8):(1.2-1.5)。

22、在其中一些實施方式中，步驟s3中，將所述超塑性焊管進(jìn)行熱塑性拉拔，同時持續(xù)向所述超塑性焊管的內(nèi)腔中灌注所述藥芯料，具體包括：將所述超塑性焊管在沿軸向外徑逐漸變小的模具中熱塑性成形，使所述超塑性焊管的一側(cè)形成外徑較小的拉拔部，將所述超塑性焊管的拉拔部沿遠(yuǎn)離所述模具方向拉拔，同時向所述超塑性焊管的內(nèi)腔中灌注所述藥芯料，在拉拔過程中，藥芯料的灌注終端隨所述拉拔部沿拉拔方向同步移動。

23、可選地，拉拔速度為20-30mm/min。

24、在其中一些實施方式中，步驟s3中，超塑性變形溫度為250～300℃。

25、在其中一些實施方式中，步驟s3中，所述超聲的頻率為16～22khz，功率為300～800w。

26、一種含藥芯的復(fù)合焊絲制備裝置，包括拉拔模具模塊、超聲模塊、控溫模塊和噴粉牽引模塊；

27、所述拉拔模具模塊，用于超塑性焊管的熱塑性成形，使所述超塑性焊管的外徑縮小至預(yù)設(shè)值；

28、所述超聲模塊，與所述拉拔模具模塊連接，用于超塑性焊管超聲振動；

29、所述控溫模塊，設(shè)置于所述拉拔模具模塊的前端，用于加熱超塑性焊管至預(yù)設(shè)溫度，以使所述超塑性焊管具有超塑性變形；

30、噴粉牽引模塊，設(shè)置于所述拉拔模具模塊的后端，包括可水平運(yùn)動的焊管用夾具和藥芯料噴頭，用于超塑性焊管的熱塑性拉拔，同時向所述超塑性焊管的內(nèi)腔中灌注藥芯料。

31、通過本發(fā)明的含藥芯的復(fù)合焊絲制備裝置用于制備復(fù)合焊料，將高熔點金屬或增強(qiáng)體以粉體形式自動灌裝于中空焊料管材中，再通過多次變徑處理獲得金屬基復(fù)合焊料焊絲。而傳統(tǒng)的方法是在熔鑄時摻入高熔點金屬元素或增強(qiáng)體后制成鑄錠，由于金屬外皮的成分發(fā)生了改變，其塑性和強(qiáng)度也發(fā)生了變化，在變形加工時金屬流變行為發(fā)生改變，容易出現(xiàn)拉斷、裂紋、復(fù)合不牢等問題；需要對常規(guī)的成型加工工藝需進(jìn)行改進(jìn)，如擠壓溫度、擠壓速度、擠壓力等，試驗研究成本高，難以實現(xiàn)靈活調(diào)整焊料配方中鋁含量。

32、在其中一些實施方式中，所述所述拉拔模具模塊包括外模和模芯，所述外模的內(nèi)徑沿軸向自大而小變化，用于與超塑性焊管外壁連接，所述模芯用于與所述超塑性焊管內(nèi)壁連接。

33、在其中一些實施方式中，所述超聲模塊包括依次連接的超聲發(fā)生器和調(diào)頻器、換能器、變幅桿和工作頭。在超塑性焊管工件變形量大時，模具與工件之間的摩擦力與阻力加大，使得變形困難，管腔內(nèi)表面的粗糙度過大的問題，采用超聲后，模芯外表面和焊料管腔內(nèi)壁進(jìn)行脈沖式的分離和觸碰，使得模芯外壁和焊料內(nèi)壁產(chǎn)生高頻刮擦，從而提高了管腔內(nèi)壁的表面質(zhì)量。

34、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

35、本發(fā)明提供一種含藥芯的復(fù)合焊絲制備方法，以超塑性合金作為焊管外皮材料進(jìn)行控溫拉拔，超塑性合金具有超高的延伸率，使焊管外皮加工成形性能優(yōu)異，能夠有效減少藥芯焊絲成型所需的拉拔次數(shù)。同時在熱塑性拉拔過程中同步灌裝藥芯料，減少有毒粉塵外溢和彌漫，且工藝簡單，能夠采用自動化高效的灌裝。

36、進(jìn)一步地，本發(fā)明采用特定的超塑性合金作為焊管外皮材料基礎(chǔ)上，通過對藥芯料中焊料金屬粉組分調(diào)控，使焊絲在焊接時發(fā)生熔化而形成所需要的焊料成分，從而實現(xiàn)靈活調(diào)整焊料中鋁含量的效果。