激光钎焊:提升航天器设计可靠性的关键技术
钎焊合金在航空航天至关重要。从航空发动机涡轮叶片到火箭喷嘴再到液压组件,钎焊广泛应用。钎焊形成的高强度结合,为依赖极低失效率的行业提供了可靠性与强度保障。
为何航空航天采用钎焊
钎焊通过加热熔化填充金属,使其润湿并结合两件基材。钎焊温度必须超过450℃,填充金属熔点须低于两件基材。航空航天采用钎焊的原因多样:
- 多零件可同时处理。
- 多接头可同步形成。
- 整体组件均匀加热冷却,零件变形极小。
- 可连接热膨胀系数不同的异种材料,包括陶瓷。
贵金属钎焊合金
航天探索成本高昂,必须压缩成本。钯、金等贵金属稀缺且日益稀少,贵金属钎焊合金成本上升。但为避免失效,行业不愿放弃。
大量研发数据证明贵金属钎焊合金可靠,行业不愿抛弃情理可懂。幸而制造商正研发非贵金属合金,强度媲美贵金属,成本仅为其几分之一。
钎焊现代进展
新型活性钎焊合金可结合金属与陶瓷。这些合金允许金属直接与陶瓷结合无需金属化。使陶瓷传感器可钎焊于航天器任意所需位置。合金选择至关重要,工艺认证后失效极少,通常整体失效而非仅钎焊接头失效。
无法用传统工艺连接的金属件可采用激光钎焊替代。激光作为热源,加热金属件熔化钎料,组件间隙作为毛细管引导钎料流动结合。激光常与机器人钎焊集成。
Genesis Systems(IPG Photonics旗下公司)为航空、航天与国防制造提供激光解决方案与自动化专业知识。
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