Understanding the effect of interlayers on the interfacial temperature during laser brazing for the use of higher melting braze materials

了解激光钎焊过程中夹层对界面温度的影响,以使用高熔点钎焊材料

基本信息

项目摘要

In contrast to welding, the base materials are not melted during the brazing process but joined together by the braze material melt. Today laser brazing of galvanized steels by copper based braze material is established in serial production in the automotive industry. The laser beam is a suitable tool to realize braze joints with high quality due to the possibility of targeted energy input. One limitation is the strength of the brazing materials. Since nowadays only brazing materials can be used, which have lower melting temperatures than the base materials to be joined, the achievable strength is often material-specific limited. For example, the desire for high-strength aluminum-based braze materials exists in the laser brazing of aluminum alloys. However, the liquidus temperature of aluminum-based brazing material is only slightly or not below the solidus temperature of the aluminum base material, so that there are currently no sufficient process windows. Previous efforts have investigated the possibility of reducing the melting temperature of the braze material by adapting the composition. In contrast, this project pursues the extension of the process window in laser brazing to braze materials that are equal or higher melting than the base materials. The project is based on the hypothesis that intermediate layers can limit the interfacial temperature between braze and base material via their enthalpies of fusion and evaporation as well as due to fluid-dynamic effects in terms of wetting and spreading behavior, so that a sufficient process window is created when a suitable laser process is applied.
与焊接不同的是,母材在钎焊过程中不会熔化,而是通过钎料熔化连接在一起。目前,铜基钎料激光钎焊镀锌钢已在汽车工业批量生产。由于具有定向能量输入的可能性,激光是实现高质量钎焊的合适工具。其中一个限制是焊接材料的强度。由于现在只能使用熔化温度低于要连接的母材的钎焊材料,因此可实现的强度往往受到特定材料的限制。例如,铝合金的激光钎焊中存在对高强度铝基钎料的需求。然而,铝基钎料的液相线温度仅略低于或不低于铝基材料的固相线温度,因此目前没有足够的工艺窗口。以前的工作已经研究了通过调整成分来降低焊料熔化温度的可能性。相反,该项目追求的是延长激光钎焊的工艺窗口,以焊接熔化程度等于或高于母材的材料。该项目基于这样的假设,即中间层可以通过钎料和基材的熔化和蒸发热以及润湿和扩散行为方面的流体动力学效应来限制钎料和基材之间的界面温度,从而在应用合适的激光工艺时创建足够的工艺窗口。

项目成果

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