基于4R的Cu-Al异种金属焊接接头再制造方法研究

焊接接头的再循环利用是实现制造业可持续发展的关键之一，将4R全面引入现代制造业广泛应用的焊接加工过程，已成为迫切需要。本申请以Cu-Al异种金属钎焊接头为典型，利用Cu-Al钎焊接头中钎焊焊缝金属以及Cu、Al母材不同质，物理、化学性能具有显著差异的特点，进一步研究前期已掌握的Cu-Al焊接接头电解分离方法，研究分离过程电极电压与通电时间、质量损失等之间的关系，优化电解分离参数，获得经济性好、安全环保、快速有效的分离技术，拆卸分离Cu-Al钎焊接头，回收Cu、Al组件，再循环利用。研究全寿命周期内接头老化和物理、机械性能变化情况，通过失效分析、几何尺寸变化分析、结构和材料分析、损伤分析，判断和评估产品老化机制。制定基于4R的Cu-Al异种金属钎焊再制造规范，指导Cu-Al异种接头设计、钎料和钎剂选择、钎焊方法选用等，以便焊接接头能够轻量化、可重复使用、环境污染小。

本项目以Cu-Al异种金属钎焊接头为典型，研究了Cu-Al焊接接头分离过程与能量、质量损失等之间的关系，优化了分离工艺，获得经济性好、安全环保、快速有效的分离技术。研究表明对于采用低熔点钎料的铜铝钎焊接头，热分离方法不仅节约能源，而且分离工艺并不影响铜铝材料的性能，但对于采用Al-Zn-Ag、Al-Si-Cu较高熔点的合金作为钎料的铜铝接头，热分离方法会造成铜铝材料成分的改变。电解分离方法对现有工艺生产的铜铝搭接接头不适用，可应用于铜铝对接接头的分离；通过失效分析、结构和材料分析、损伤分析,研究了全寿命周期内接头老化和物理、机械性能变化情况。建立了焊接接头能量评估机制，定量研究了不同焊接方法的能量消耗。研究表明对Al-Cu异种金属连接来说，采用高效的钎焊技术是提高能源利用率的关键，比如高频感应钎焊、激光钎焊等。通过对钎焊工艺研究，制定了基于4R的Cu-Al异种金属钎焊再制造规范。