德国PVA真空热扩散焊技术在模具行业3D异形水路应用的常见问题解答

发表于 2017-5-24 16:35:15 显示全部楼层 4 6565

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德国PVA TePla公司介绍
PVA TePla公司是德国老牌真空设备设计制造企业,公司产品的核心关键词是真空、高温和高压,各类设备主要应用在高新材料的表面处理、提纯以及焊接等。PVA公司总部位于德国,在全球拥有多家分支机构和服务中心,其中在北京设有全资子公司负责PVA公司设备在中国的销售和售后服务。截止目前,PVA在中国有300余台(套)设备在运行,广泛应用于硬质合金、航空航天、热处理和科研院所等领域。

PVA公司产品
PVA公司主要为客户提供真空和高温工艺条件下的材料处理设备,如应用在航空航天、兵器制造、电力电器和模具行业的真空钎焊/扩散焊炉,应用于硬质合金和陶瓷行业的压力烧结炉,应用于高新石墨行业的石墨纯化炉/涂层炉以及热处理和模具行业的离子氮化炉等等。

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真空热扩散焊设备

真空热扩散焊在模具行业的应用
真空扩散焊是一种新型的焊接工艺,可以不通过传统的钎料辅助焊接直接将两个或多个物体表面焊接在一起,而且焊后强度和焊合率更高。

针对模具行业,真空扩散焊工艺是一个将是一个革命性的创新应用,它并不会代替目前已有的模具制造工艺如3D打印和传统CNC加工等,但会是一个有效的补充。例如针对大型随行冷却模具的设计和制造,真空扩散焊工艺可以缩短模具设计周期、简化模具设计步骤、不受材料种类的限制,提供模具的冷却效率和强度、降低模具设计制造成本以及最终用户的生产成本等等。

但真空扩散焊工艺在模具行业还处于早期应用阶段,模具设计人员需要尽快了解真空扩散焊的基本原理以及前后道工艺的要求,进而采用真空扩散焊的思维设计模具,这样才会让真空扩散焊工艺在模具行业体现最大的价值。同时,设计人员也要明确真空扩散焊设备的品质也是决定采用扩散焊工艺的模具的质量和性能的决定性因素,例如设备的压力精度,温度均温性以及设备的工艺可重复性等。

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采用真空热扩散焊技术加工内部带随形水路的零件

本文由创想智造3D打印网原创整理,转载必须保留全文不得修改,本文链接:https://24maker.com/thread-19585-1-1.html
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 楼主| 发表于 2017-5-24 16:51:34 | 显示全部楼层
创想智造3D打印网曾发布过《基于LOM的金属热扩散焊技术在模具随形水路中的应用》文章。关于这项技术在模具3D随形水路的应用,还有很多模具工厂不是很了解。

5月初,创想智造3D打印网带领德国PVA公司的技术专家,走访了国内三家知名模具厂,交流过程中,模具企业提出了一些关于扩散焊接技术的问题,我们对这些问题做了整理,同时征求了德国PVA公司的技术人员对问题进行了一一的回答,下面分享给大家。

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1、真空扩散焊的基本原理
真空扩散焊是一种固态焊接,主要是在一定的温度和压力下,使两个物体或多个物体的接触表面发生塑性变形,并在保温/保压或保温/加压一定时间后使待焊表面间的原子互相扩散进而实现表面的冶金结合。

2、真空扩散焊的加工流程?
一般是产品设计——部件加工——焊前清洗——装配——进炉扩散焊——出炉完成(如需外形处理或表面处理,可再进行二次CNC加工或热处理工艺)

3、在模具行业的典型应用有哪些?
模具的随形水道及热流道系统的分流板等

4、焊接前需要对材料做哪些处理?
材料并不需要特殊处理,主要需要去毛刺并做超声波或酒精清洗表面,表面不能有油或脂类。

5、真空热扩散焊对材料有哪些要求,比如材料性质、厚度、光洁度、平整度等?
真空扩散焊原则上需要材料间的膨胀系数要接近,尤其对于异种材料。材料厚度可以小到微米级,具体厚度也要取决于材料和产品结构设计等。材料表面光洁度一般要在Ra 0.6mm/Rz5级别,平面度要小于0.04mm。

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 楼主| 发表于 2017-5-24 17:13:18 | 显示全部楼层
6、材料焊接后与原材料的性能有什么变化?
这取决于材料自身,不同材料会有不同的变化,扩散焊的过程也是一个热加工的过程,也可以对材料进行热处理,包括微观结构的影响和变化,但微观结构的改变是非常小的,对材料性能不会有明显影响。

7、焊接工件的整体使用受寿命有什么变化?
使用寿命的变化很难一语概括,还是要具体材料具体产品分析,原则上是相对会更长,比如与真空钎焊相比的话。焊接后的强度可以达到整体材料强度的90%-95%。

8、焊接工件的机加工性能及抛光性能怎样?
焊接后工件的加工性能和抛光性能与原材料一样,不受影响。

9、真空炉有效加工尺寸及焊接时间?
目前最大的有效加工尺寸可以达到900(宽)*1000(深)*500(高)mm,焊接时间取决于材料和产品结构等因素,原则上绝大多数产品的工艺时间都在12小时以内。

10、真空扩散焊、钎焊以及3D打印的区别?模具在什么情况下应该选择真空扩散焊来加工模具镶件?真空扩散焊的优势是什么?
真空扩散焊和钎焊都属于焊接,二者最大的区别是钎焊需要钎料而扩散焊不需要,结果就是不用钎料的扩散焊产品焊后强度更高,工艺设计更简单。3D打印是一种激光烧结工艺,产品的强度因原材料的限制和工艺特点而达不到扩散焊的焊后强度,另外3D打印的原材料范围有限,而且产品尺寸也受限。对于中型和大型模具更适合采用真空扩散焊,如果小型模具是批量化的话也可以考虑使用真空扩散焊,因为真空扩散焊设备可以在同一炉同样的工艺时间内同时完成多个产品的焊接。

对于模具强度要求高,且焊接总面积大、水道难加工的产品更适合用真空扩散焊工艺。

真空扩散焊相对于金属粉末3D打印的优势:
  • 1、材料可选范围更广,可以直接使用标准型材;
  • 2、工件尺寸可以更大,最大尺寸可以达到900(宽)*1000(深)*500(高)mm;
  • 3、工件性能更好,如强度,耐腐蚀性等,冶金性能非常接近母材;
  • 4、生产效率更高,不管大小件,工艺时间基本可以控制在12小时以内,而且可以一炉加工多个产品。

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 楼主| 发表于 2017-5-24 17:13:50 | 显示全部楼层
11、如何判断或验证扩散焊加工的随形水路是畅通的?
可以采用打压空气和通水等方法测试。

12、设备的规格和最大可加工尺寸?
设备有效空间如:200×200×200 mm,300×300×300 mm,300×500×250 mm,400×400×400 mm,600×800×600 mm,900×1500×500 mm,或按客户要求定制产品尺寸可与设备有效空间相同。

13、影响企业使用真空扩散焊技术的制约因素有哪些?
真空扩散焊工艺对于大多数国内企业来说还是比较新的工艺,尤其是民用产品,目前在国内主要还是一些军品或前沿产品使用到了扩散焊技术。
影响企业使用和推广的因素主要有:
  • 1、对扩散焊工艺不了解,与自身相关的应用案例还不多;
  • 2、缺少相关的专业工艺设计人员,很难针对现有产品或新产品使用扩散焊技术;
  • 3、认为设备投入成本大,但因为不了解扩散焊技术和设备的运营,所以没有看到扩散焊设备使用成本低和效率高的特点;
  • 4、高端产品需求量还不太多,扩散焊技术主要还是针对结构复杂和对性能以及应用环境要求高的产品。

14、扩散焊工艺后材料的硬度会有什么变化?
具体材料具体分析,例如:已经在扩散焊工艺前气淬过的不锈钢会变的更硬,奥氏体不锈钢和铜会变软。

15、扩散焊工艺对工件的焊前硬度有什么要求?
原则上更软的材料表面更有利于扩散焊,具体产品需要具体分析。但客户可以在扩散焊工艺后再进行硬化处理。

16、扩散焊如果一炉装多个工件的话,对工件高度的差别是否有要求?
如果工件均是同一平面摆放的话,高度差建议小于0.04mm,如果无法回避自然高度差的话也可以采用垫块的方式做高度补偿。如果工件是叠加摆放的话,每个工件间的直径或平面尺寸需要具体案例具体分析。
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 楼主| 发表于 2017-5-24 17:18:15 | 显示全部楼层
如果您对扩散焊接技术感兴趣,欢迎随时与我们联系。https://24maker.com/thread-7905-1-1.html

相关链接:德国PVA TePla基于LOM的金属热扩散焊接技术在模具随形水路中的应用:https://24maker.com/thread-19308-1-1.html
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