釬焊具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),在真空環(huán)境下,可用于焊接大多數(shù)金屬和非金屬結(jié)構(gòu)材料,其中包括異種材料的連接,并能獲得強(qiáng)度較高的氣密性接頭,而且,在零重力條件下,釬料的毛細(xì)流動(dòng)作用增強(qiáng),因此,是一種非常適用空間焊接的材料連接方法。釬焊接頭質(zhì)量主要取決于釬料和被連接材料間的潤(rùn)濕性。在微重力條件下,表面力的作用會(huì)更加突出,所以,只要釬料和被焊材料之間能夠很好地潤(rùn)濕,就能獲得高質(zhì)量的釬焊接頭。因此,為了保證良好的潤(rùn)濕性,經(jīng)常在被焊材料表面沉積一薄層金屬材料。在釬焊金屬構(gòu)件時(shí),重要的問(wèn)題是要優(yōu)化選擇釬料成分,并能獲得所要求的溫度條件。
空間釬焊接頭的工作溫度范圍通常在150~500K之間,所以不能使用低溫釬料。并且在很多情況下,連接部位還要預(yù)熱。釬焊接頭在空間環(huán)境和給定溫度范圍內(nèi)應(yīng)具有很高的強(qiáng)度和韌性,釬焊應(yīng)具有很高的耐蝕性。為了獲得良好的組合性能,通常選擇以銀、錫、鉛、銅或鋁為基的多組分合金作為釬料。鎳、鉻、鍺和其它元素也可用做填充材料。釬料成分應(yīng)根據(jù)被焊材料進(jìn)行選擇。
在釬焊鋁合金時(shí),遇到的主要問(wèn)題是釬焊溫度與被焊材料熔點(diǎn)很接近,易于將母材熔化,所以在采用局部加熱熱源時(shí),必須很好地掌握溫度條件。
釬焊的方法有多種,如以電子束作為熱源,以絲狀、帶狀或桿狀釬料作為填充金屬的釬焊。當(dāng)然,釬料合金也可事先涂敷到接頭表面上,這種方法非常適合于孔的補(bǔ)焊。在用電子束作為熱源進(jìn)行釬焊時(shí),不管釬料的送進(jìn)方式怎樣、釬料的位置如何,都應(yīng)避免電子束與釬料金屬的直接作用。另外,用電子束作為熱源時(shí),由于亮度強(qiáng),操作者難以用材料顏色的變化判定加熱情況,而只能根據(jù)加熱時(shí)間來(lái)判定。
如果對(duì)釬焊接頭的強(qiáng)度和可靠性有更高的要求,有時(shí)需要采用釬焊與電子束焊組合接頭,此時(shí),釬料成分的選擇應(yīng)特別小心,釬料與被焊金屬不能形成低熔點(diǎn)或易腐蝕共晶組織。
通常,空間釬焊接頭的組分是非常均勻的。但是,對(duì)于多組分釬料,由于存在著濃度差引發(fā)的對(duì)流,接頭組織也會(huì)呈現(xiàn)出很大的微觀不均勻性。當(dāng)用局部熱源加熱時(shí),接頭組織和成分的不均勻,會(huì)引起溫度場(chǎng)的不均勻。一般來(lái)說(shuō),空間釬焊接頭的力學(xué)性能和氣密性不比地面釬焊接頭差。
釬焊空間系統(tǒng)的氣密艙時(shí)有兩個(gè)問(wèn)題應(yīng)特別注意:一是不能使用會(huì)對(duì)氣密艙內(nèi)氣氛產(chǎn)生污染的釬劑和釬料合金;二是在微重力條件下,用常規(guī)的釬焊裝置釬料很難從釬焊工具的端頭順利過(guò)渡到被焊工件表面。這兩個(gè)問(wèn)題至今還未完全解決。前蘇聯(lián)使用了不含生態(tài)有害雜質(zhì)的自然釬劑釬料在“和平號(hào)”空間站氣密艙內(nèi)進(jìn)行了釬焊作業(yè)。Paton電焊研究所還研制了一種在氣密艙內(nèi)使用的非接觸紅外釬焊工具,這一用具在地面上進(jìn)行了**試驗(yàn),相當(dāng)成功。