CN113732567A - 复合钎料摩擦挤压制备装置及制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及钎料生产技术领域，尤其是涉及一种复合钎料摩擦挤压制备装置及制备方法，复合钎料摩擦挤压制备装置包括第一进料机构、第二进料机构、成型模具及辅助成型构件，成型模具形成有安装腔，辅助成型构件设置于安装腔内，且其与成型模具之间形成有第一挤压成型腔；第一进料机构将钎料杆输送至钎料进料口，第二进料机构将钎剂粉输送至钎剂进料口内，辅助成型构件能够对置于第一挤压成型腔内的钎料杆和钎剂粉施加摩擦挤压力；成型模具还形成有与第一挤压成型腔相连通的第二挤压成型腔，且第二挤压成型腔沿着与成型模具的高度方向形成角度的方向延伸。本装置实现了对钎料杆和钎剂粉的摩擦挤压和侧向挤压两个过程，实现了复合钎料的连续生产。

Description

复合钎料摩擦挤压制备装置及制备方法

技术领域

本申请涉及钎料生产技术领域，尤其是涉及一种复合钎料摩擦挤压制备装置及制备方法。

背景技术

目前，钎焊在材料连接领域有着不可替代的作用，钎焊时一般需要搭配钎剂使用才能达到最佳的钎焊效果。传统钎焊工艺是将钎剂在钎焊前预涂覆在待钎焊部位，从而在钎焊过程中起到清除母材氧化膜、促进钎料润湿等作用，因此传统钎焊过程中一般存在钎剂量无法精准控制、残留钎剂过多、焊后需清理等问题，导致钎剂严重浪费且污染环境，并影响焊件服役寿命。随着我国高端装备产业的转型升级，传统钎料存在的钎剂流失污染环境、钎料乱流威胁安全、料剂离散难以协同、要求多样难以实现等问题，与钎焊绿色化、自动化发展的矛盾日益凸出。

将钎料与钎剂融为一体，实现钎料钎剂定量、定比添加，是实现钎焊材料绿色化、自动化发展的必由之路。现有复合钎料主要分为三种：利用钎料将钎剂包裹可形成药芯钎料，在钎料外表面涂覆钎剂可制备药皮钎料，将钎料粉末与钎剂粉末混合可加工粉末合成钎料，上述三种钎料钎剂复合型绿色钎料体现了钎焊材料与技术的进步和发展趋势，可减少钎剂用量、降低污染。其中关于将钎料粉末与钎剂粉末混合可加工粉末合成钎料，具体包括粉末烧结合成复合钎料、粉末锻造(粉末压制)+热挤压形成复合钎料。

药芯钎料分为有缝药芯钎料和无缝药芯钎料，有缝药芯钎料易吸潮、漏粉严重，无缝钎料易在钎焊过程中发生飞溅。药皮钎料由于外皮为钎剂，同样存在钎剂易吸潮失去活性的问题，影响钎焊质量。粉末烧结合成钎料工序复杂，需要混粉、压制、烧结等多道工序，成本偏高。

采用粉末锻造(粉末压制)加上热挤压成形复合钎料的技术，不仅需要混料，而且涉及使用多个设备，每一步骤均需要单独进行，无法利用一个设备连续进料以及连续出料的连续生产，此外，钎料形态要求为球形颗粒(例如尺寸要求为30目或更小、且相对大于钎剂尺寸)，初始氧含量要低，而且钎料粉末的比表面积大，容易氧化。

发明内容

本申请的目的在于提供一种复合钎料摩擦挤压制备装置及制备方法，在一定程度上解决了现有技术中存在的缺少一款无需混料、氧化少，并且能够实现钎料的连续生产复合钎料的生产装置的技术问题。

本申请提供了一种复合钎料摩擦挤压制备装置，包括：第一进料机构、第二进料机构、成型模具以及辅助成型构件；其中，所述成型模具形成有安装腔，所述辅助成型构件设置于所述安装腔内，且所述辅助成型构件的侧壁与所述成型模具的安装腔的侧壁之间形成有第一挤压成型腔；

所述第一进料机构用于将钎料杆经由钎料进料口输送至所述第一挤压成型腔，所述第二进料机构用于将钎剂粉经由钎剂进料口输送至所述第一挤压成型腔，所述辅助成型构件能够被外力驱动而相对所述成型模具旋转，以对置于所述第一挤压成型腔内的所述钎料杆和所述钎剂粉施加摩擦挤压力，使得两者混合并重组；

所述成型模具还形成有与所述第一挤压成型腔相连通的第二挤压成型腔，且所述第二挤压成型腔沿着与所述第一挤压成型腔的延伸方向成角度的方向延伸。

在上述技术方案中，进一步地，所述第一进料机构的进料方向垂直于所述成型模具的高度方向；

所述第二进料机构的进料方向平行于所述成型模具的高度方向并且从上向下；

所述第一挤压成型腔的延伸方向与所述成型模具的高度方向形成锐角。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述第一挤压成型腔朝向所述第二挤压成型腔呈渐缩状；

所述第二挤压成型腔包括相连通的渐缩腔以及阶梯轴状的成型腔。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述成型模具的数量为两个，且两个所述成型模具对称设置并形成为一体；

两个所述成型模具的所述第二挤压成型腔的阶梯轴状的成型腔汇聚在一起，并且形成相连通的汇聚腔以及侧向成型通道。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述第一进料机构包括第一驱动装置、第一传动机构、第一压辊和第二压辊；其中，所述第一驱动装置通过所述第一传动机构驱动所述第一压辊和所述第二压辊同步且反向转动。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述第二进料机构包括第二输送料斗、第二压设构件、第二驱动装置以及第二传动机构；

其中，所述第二输送料斗设置于所述成型模具的一侧，且所述第二输送料斗与所述第一挤压成型腔相连通；

所述第二驱动装置能够通过所述第二传动机构驱动所述第二压设构件对置于所述第二输送料斗内的所述钎剂粉施加压力，以将所述钎剂粉输送至所述第一挤压成型腔内。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述第二输送料斗均包括进料部以及输送部，且所述输送部的一端与所述进料部相连接，所述输送部的相对的另一端与所述成型模具相连接，且所述输送部与所述成型模具的高度方向形成锐角。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述复合钎料摩擦挤压制备装置还包括活动顶推构件，所述活动顶推构件可移动地设置于所述第二挤压成型腔内；

所述复合钎料摩擦挤压制备装置还包括加热装置，所述加热装置设置于所述钎料进料口的前方。

本申请还提供了一种复合钎料摩擦挤压制备方法，应用于上述任一技术方案所述的复合钎料摩擦挤压制备装置，因而，具有该复合钎料摩擦挤压制备装置的全部有益技术效果，在此，不再赘述。

在上述技术方案中，进一步地，所述复合钎料摩擦挤压制备方法包括如下步骤：

步骤1：去除钎料杆的表面氧化皮；

步骤2：将去皮的所述钎料杆经所述第一进料机构送入所述成型模具的钎料进料口并且随后进入到所述第一挤压成型腔内，且与此同时，将钎剂粉经由第二进料机构送入所述成型模具的钎剂进料口并且随后进入到所述第一挤压成型腔内；

所述辅助成型构件被外力驱动旋转，且在氮气保护氛围下摩擦挤压置于所述第一挤压成型腔内的所述钎料杆和所述钎剂粉，以使得所述钎料杆与所述钎剂粉混合、重组以形成复合钎料；

步骤3：重组后的所述复合钎料到达所述成型模具的第二挤压成型腔，并且所述复合钎料继续被挤压沿着所述第二挤压成型腔到达所述成型模具的出料口，以形成半成品线材，且在初期出料过程中，对在所述第二挤压成型腔内移动的所述复合钎料施加阻力；

步骤4：将摩擦挤压制备的所述半成品线材采用拉拔工艺拉至成品尺寸。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述钎料杆的直径：5.0mm～10.0mm；

所述钎剂粉的粒度：50目～300目。

与现有技术相比，本申请的有益效果为：

利用本复合钎料摩擦挤压制备装置制备复合钎料的过程中，钎料杆初期通过摩擦挤压工艺产生剧烈的塑性变形、破碎，与钎剂粉充分混合、重组，实现微观结构的致密化、均匀化。钎剂粒子均匀分散在合金基体中，合金表面的氧化膜可阻碍钎剂与空气接触，与药芯钎料、药皮钎料相比，复合钎料的钎剂抗吸潮性优良，解决了现有钎剂存放难的问题。

与粉末锻造+热挤压方法相比，本复合钎料摩擦挤压制备装置在制造复合钎料过程中，无需混料，钎料杆和钎剂粉直接连续送料，设备采用立式双搅拌针结构和侧向出料方式，钎料、钎剂在复合过程中依次发生摩擦挤压和侧向挤压，晶粒明显细化，复合钎料提高强度的同时改善了塑性，之后的半成品钎料可采用常规方法(如拉拔、切断)制备各种形态的成品钎料(环状钎料、盘装和直条钎料)，无需采用特种压延工艺(如旋锻工艺或辊模拉拔工艺)。

利用本复合钎料摩擦挤压制备装置制备复合钎料的过程简单，可实现连续生产，加工效率高，不仅适用于塑性好的钎料合金(如Al-Si合金、Zn-Al合金)，也适用于变形能力较差的脆性钎料(如Cu钎料和Ag钎料)。

利用本复合钎料摩擦挤压制备装置制备复合钎料的过程中，钎料与钎剂通过摩擦挤压工艺融为一体，与传统离散型钎料、钎剂相比，钎焊过程简单，钎剂用量可控，节约钎剂；此外，摩擦挤压和侧向挤压可以消除钎料中的缩松、缩孔缺陷，在两成型腔相交的弯曲部位时，初步重组的复合钎料在此区域发生近乎理想的纯剪切变形，大幅细化晶粒，在钎焊过程中组织可保持一定的遗传性，可适当提高钎焊接头的强度。

本复合钎料摩擦挤压制备方法具体是应用于如前所述的复合钎料摩擦挤压制备装置，能够连续生产复合钎料产品，钎料、钎剂在复合过程中依次发生摩擦挤压和侧向挤压，晶粒明显细化，复合钎料提高强度的同时改善了塑性，而且结构紧密，消除了钎料中的缩松、缩孔缺陷，在钎焊过程中组织可保持一定的遗传性，可适当提高钎焊接头的强度，此外，抗吸潮性优良。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的复合钎料摩擦挤压制备装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的经复合钎料摩擦挤压制备装置生产出的复合钎料的金相组织图。

附图标记：

1-第一进料机构，11-第一压辊，12-第二压辊；

2-第二进料机构，21-第二输送料斗，211-进料部，212-输送部，22-第二压设构件；

3-成型模具，31-第一挤压成型腔，32-第二挤压成型腔，321-渐缩腔，322-阶梯轴状的成型腔，3221-汇聚腔，3222-侧向成型通道，33-钎料进料口，34-钎剂进料口；

4-辅助成型构件，5-活动顶推构件，6-钎料杆，7-钎剂粉。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

通常在此处附图中描述和显示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。

基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面参照图1和图2描述根据本申请一些实施例所述的复合钎料摩擦挤压制备装置及制备方法。

实施例一

参见图1所示，本申请的实施例提供了一种复合钎料摩擦挤压制备装置，包括：第一进料机构1、第二进料机构2、成型模具3以及辅助成型构件4；其中，成型模具3形成有安装腔，辅助成型构件4设置于安装腔内，且辅助成型构件4的侧壁与成型模具3的安装腔的侧壁之间形成有第一挤压成型腔31；

第一进料机构1用于将钎料杆6经由钎料进料口33输送至第一挤压成型腔31，第二进料机构2用于将钎剂粉7经由钎剂进料口34输送至与第一挤压成型腔31内，且辅助成型构件4能够被外力驱动而相对成型模具3旋转，以对置于第一挤压成型腔31内的钎料杆6和钎剂粉7施加摩擦挤压力，使得两者混合并重组；成型模具3还形成有与第一挤压成型腔31相连通的第二挤压成型腔32，且第二挤压成型腔32沿着与第一挤压成型腔31的延伸方向形成角度的方向延伸。

其中，优选地，复合钎料摩擦挤压制备装置还包括加热装置，加热装置设置于钎料进料口33的前方，塑性较好的钎料杆6在送料过程中无需提前预热，对于脆性较大、强度较高的钎料杆6，需要在钎料进料口33之前设置加热装置例如密闭的感应加热装置，通过感应线圈对钎料杆6进行气保护预热，提高合金塑性，改善合金可加工性。

其中，优选地，辅助成型构件4具有锥台状结构，且锥台状结构的侧壁面形成有螺旋凹槽，此螺旋凹槽沿着锥台状结构的高度方向螺旋延伸，而且螺旋凹槽的截面积沿着锥台状结构的高度方向并且朝向远离钎料进料口33和钎剂进料口34的一侧逐渐减小，所形成的摩擦挤压力越来越大，有助于钎料和钎剂的充分混合，而且使得最后所形成的复合钎料的致密度越大，但此时驱动辅助成型构件4旋转的外力也越大，当然，不仅限于此，螺旋凹槽的截面积还可沿着锥台状结构的高度方向并且朝向远离钎料进料口33和钎剂进料口34的一侧，先减小再保持不变，在满足提供摩擦挤压力的同时，降低驱动辅助成型构件4旋转的外力，节省能源，以上仅是两种举例而已，还可根据实际需要选择螺旋凹槽的截面积的变化规律，而且注意，螺旋凹槽的截面形状可为多种多样例如弧形、梯形等等；上述的锥台状结构的长度为200mm、前端直径为50mm、根部直径为120.5mm，其转速为350r/min～400r/min。

其中，优选地，第一挤压成型腔31为沿着竖直方向延伸的环形腔，且其沿着竖直方向并且朝向第二挤压成型腔32呈渐缩状。

本复合钎料摩擦挤压制备装置的工作原理如下：

将去皮的钎料杆6经第一进料机构1送入成型模具3的钎料进料口33，并且随后进入到第一挤压成型腔31内，且与此同时，将钎剂粉7经由第二进料机构2送入成型模具3的钎剂进料口34，并且随后进入到第一挤压成型腔31内；

辅助成型构件4被外力驱动旋转，且在氮气保护氛围下摩擦挤压置于第一挤压成型腔31内的钎料杆6和钎剂粉7，以使得钎料杆6与钎剂粉7混合、重组，以形成复合钎料(具体可参见图2所示的复合钎料的金相图，其中灰白色区域为基体，黑色小块区域为钎剂粉)；

重组后的复合钎料到达成型模具3的第二挤压成型腔32，并且复合钎料继续被挤压沿着第二挤压成型腔32到达成型模具3的出料口，以形成半成品线材，且在初期出料过程中，对在第二挤压成型腔32内移动的复合钎料施加阻力，最后将摩擦挤压制备的半成品线材采用拉拔工艺拉至成品尺寸。

基于以上工作原理可知，钎料杆6初期通过摩擦挤压工艺产生剧烈的塑性变形、破碎，与钎剂粉7充分混合、重组，实现微观结构的致密化、均匀化。钎剂粒子均匀分散在合金基体中，合金表面的氧化膜可阻碍钎剂与空气接触，与药芯钎料、药皮钎料相比，复合钎料的钎剂抗吸潮性优良，解决了现有钎剂存放难的问题。

与粉末锻造+热挤压方法相比，本复合钎料摩擦挤压制备装置在制造复合钎料过程中，无需混料，钎料杆6和钎剂粉7直接连续送料，设备采用立式双搅拌针结构和侧向出料方式，钎料、钎剂在复合过程中依次发生摩擦挤压和侧向挤压，在两成型腔相交的弯曲部位时，初步重组的复合钎料在此区域发生近乎理想的纯剪切变形，大幅细化晶粒，复合钎料提高强度的同时改善了塑性，之后的半成品钎料可采用常规方法(如拉拔、切断)制备各种形态的成品钎料(环状钎料、盘装和直条钎料)，无需采用特种压延工艺(如旋锻工艺或辊模拉拔工艺)。

利用本复合钎料摩擦挤压制备装置制备复合钎料的过程简单，可实现连续生产，加工效率高，不仅适用于塑性好的钎料合金(如Al-Si合金、Zn-Al合金)，也适用于变形能力较差的脆性钎料(如Cu钎料和Ag钎料)。

利用本复合钎料摩擦挤压制备装置制备复合钎料的过程中，钎料与钎剂通过摩擦挤压工艺融为一体，与传统离散型钎料、钎剂相比，钎焊过程简单，钎剂用量可控，节约钎剂；此外，摩擦挤压和侧向挤压可以消除钎料中的缩松、缩孔缺陷，细化钎料晶粒，在钎焊过程中组织可保持一定的遗传性，可适当提高钎焊接头的强度。

其中，优选地，如图1所示，第一进料机构1的进料方向垂直于成型模具3的高度方向，实现水平进料，方便钎料进料口33的加工和制造。

第二进料机构2的进料方向平行于成型模具3的高度方向并且从上向下，这样还可利用到钎剂粉7自身的重力，加快进料速度。

第一挤压成型腔31的延伸方向与成型模具3的高度方向形成锐角，随着辅助成型构件4旋转，对侧部的第一挤压成型腔31内物料摩擦挤压。

其中，优选地，如图1所示，第二挤压成型腔32和出料口的数量均为多个，且相一一对应，多个第二挤压成型腔32沿着成型模具3的周向间隔设置。在该实施例中，优选地，如图1所示，第一挤压成型腔31朝向第二挤压成型腔32呈渐缩状，摩擦挤压力逐渐增大，使得钎剂和钎料混合、重组得更均匀；

第二挤压成型腔32包括相连通的渐缩腔321以及阶梯轴状的成型腔322，其中渐缩腔321沿着成型模具3的高度方向并且朝向阶梯轴状的成型腔322呈渐缩状；其中阶梯轴状的成型腔322朝向出料口直径逐渐减小，随着直径逐渐减小，剪切力逐渐增大，使得成型的丝状的钎料更密实也即密度更大。

在该实施例中，优选地，如图1所示，第一进料机构1包括第一驱动装置、第一传动机构、第一压辊11和第二压辊12；其中，第一驱动装置通过第一传动机构驱动第一压辊11和第二压辊12同步且反向转动。

根据以上描述可知，第一驱动装置通过第一传动机构驱动第一压辊11和第二压辊12同步相向旋转，进而实现了对钎料杆6的输送。

其中，优选地，第一驱动装置为电机，第一传动机构为带轮传动机构。

在该实施例中，优选地，如图1所示，第二进料机构2包括第二输送料斗21、第二压设构件22、第二驱动装置以及第二传动机构；

其中，第二输送料斗21设置于成型模具3的一侧，且第二输送料斗21与第一挤压成型腔31相连通；

第二驱动装置能够通过第二传动机构驱动第二压设构件22对置于第二输送料斗21内的钎剂粉7施加压力，以将钎剂粉7输送至第一挤压成型腔31内。

根据以上描述可知，随着第二驱动装置通过第二传动机构驱动第二压设构件22往复运动，钎剂粉7被不断地添加至第二输送料斗21内，并被第二压设构件22下压推动至钎剂进料口34，实现了快速添加钎剂粉7的操作，有助于提升生产效率。

其中，优选地，第二传动机构为丝杠结构，可将第二驱动装置的旋转运动转换为驱动第二压设构件22上、下往复运动的直线运动。注意，第二输送机构不仅限于上述，还可以采用单螺杆送粉结构。

在该实施例中，优选地，如图1所示，第二输送料斗21均包括进料部211以及输送部212，且输送部212的一端与进料部211相连接，输送部212的相对的另一端与成型模具3相连接，且输送部212与成型模具3的高度方向形成锐角。

根据以上描述可知，钎剂粉7经过进料部211进入，并且在自身重力和上、下往复运动的压杆也即第一压设构件的作用下被快速送入钎剂进料口34。

其中，优选地，进料部211具有内部中空两端开口的壳体结构，且此壳体朝向钎剂粉7进料侧呈倾斜状设置，有助于导料。

其中，优选地，输送部212也具有内部中空两端开口的壳体结构，且其与水平方向形成角度，即朝向远离成型模具3斜向延伸。

在该实施例中，优选地，如图1所示，复合钎料摩擦挤压制备装置还包括活动顶推构件5，活动顶推构件5可移动地设置于第二挤压成型腔32内。

根据以上描述可知，此活动顶推构件5例如推杆提供了初始的阻力，使得形成的丝状钎料更密实，在之后的生产操作中，就可以去除活动顶推构件5，因为处于前方的复合钎料对后方的复合钎料自动形成阻力，有助于提升丝状复合钎料的密度。

其中，优选地，活动顶推构件5包括相连接施力部以及压设部，两者形成T字形结构。

在该实施例中，优选地，如图1所示，成型模具3的数量为两个，且两个成型模具3对称设置并形成为一体，而且注意，任一成型模具3均配设有一个第一进料机构1和一个第二进料机构2；

两个成型模具3的第二挤压成型腔32重合并形成为一体成型腔，且一体成型腔包括相连通的汇聚腔3221以及侧向成型通道3222。

根据以上描述可知，采用上、下两套模具，提升了工作效率，而且注意，来自上半部的复合钎料与来自下半部的复合钎料在此汇聚，上、下受力均匀，挤压变形力更大，有助于后期进入侧向成型通道3222而发生剪切变形(侧向挤压特性)，进一步细化了钎料组织，提高钎料的成形性。

当然，不仅限于本实施例中的结构，原有的下半部区域改为一个堵块结构，也即只有单边的成型模组3、第一进料机构1、第二进料机构2以及辅助成型构件4，加工过程仍包括摩擦挤压和侧向挤压两个过程，仍旧能够生产上述的丝状复合钎料。

在该实施例中，优选地，钎料杆6的直径：5.0mm～10.0mm，钎料杆6的直径过小也即钎料杆6过细，无法实现水平连铸生产；钎料杆6的直径过大也即钎料杆6过粗，导致钎料基体占比太大，可加工塑性变差，不利于后期的加工，因此，钎料杆6的直径选择上述范围。

钎剂粉7的粒度：50目～300目，钎剂粉7的粒度过小也即钎剂粉7过细，难加工，成本较高；钎剂粉7的粒度过大也即钎剂粉7过粗，流动性较差，不利于与破碎的钎料混合均匀，因此，钎剂粉7的粒度选择上述范围。

实施例二

本申请的实施例二还提供一种复合钎料摩擦挤压制备方法，利用上述实施例一所述的复合钎料摩擦挤压制备装置，因而，具有该复合钎料摩擦挤压制备装置的全部有益技术效果，相同的技术特征及有益效果不再赘述。

在该实施例中，优选地，如图1所示，复合钎料摩擦挤压制备方法包括如下步骤：

步骤201：直径为9.5±0.5mm的4047铝杆也即钎料杆6经定径模拉拔整圆，然后进入机械刮削模，去除0.04mm的氧化皮，经第一进料机构1的压辊即第一压辊11和第二压辊12连续送入钎料进料口33，并且与此同时，粒度为100μm～150μm的氟铝酸钾钎剂粉7在自身重力和上、下往复运动的压杆也即第一压设构件的作用下送入钎剂进料口34；

注意：在步骤201中，钎料杆6的直径可在5mm～10mm范围内；钎剂粉7的粒度为50μm～200μm；直径刮削量可在0.03mm～0.06mm范围内。

步骤202，钎料杆6和钎剂粉7分别从不同的进料口进入初始摩擦挤压工作区，调节钎料杆6的送料速度为0.6m/min，辅助成型构件4的转速为350r/min，控制钎剂的占比为15％。

注意：在步骤202中，具体地，去皮的钎料杆6经压辊(平辊、V型或U型或组合辊)立即送入钎料进料口33，同时将粒度为50μm～200μm的钎剂粉7在自身重力和压杆的作用下送入钎剂进料口34(可能为多个)，钎料杆6、钎剂粉7分别从不同的进料口进入初始摩擦挤压工作区也即第一挤压成型腔31。其中，通过增减钎剂进料口34的个数和/或调节钎料杆6送料速度，从而控制钎剂在复合钎料中的质量占比，钎剂的质量百分比为钎料与钎剂混合后总质量的15％～25％。

该步骤无需提前混粉，简化工序，可实现连续高效生产。选用去除氧化皮的连续钎料杆6，成本更低，钎料氧化程度大幅降低(粉末比表面积大，容易氧化，需要严格控制，而杆状结构，比表面积小，不易氧化)。

步骤203：装置内充入氮气保护，钎料杆6在搅拌针的强烈摩擦作用下发生剧烈塑性变形、破碎，与钎剂粉7充分混合重组，复合钎料到达中间过渡区也即汇聚腔3221，上、下段的复合钎料汇聚后推动活动顶杆也即活动顶推构件5(注意，此活动顶推构件5提供初始的阻力，使得形成的丝状钎料更密实，在之后的生产操作中，就可以去除活动顶推构件5，因为处于前方的复合钎料对后方的复合钎料自动形成阻力，有助于提升丝状钎料的密度)，并沿侧向成型通道3222(1个或多个)到达出料口，得到直径为1.9mm的半成品丝状钎料，并进行收线。

注意，在步骤203中，装置内充入氮气保护(氮气纯度为99.99％及以上，注意：氮气也可以替换为其他惰性气体，比如氩气，亦或者是抽真空保护，或根据钎料合金特性不做任何保护)，钎料合金也即钎料杆6在高速旋转的搅拌针的强烈摩擦作用下发生剧烈塑性变形、破碎，与钎剂充分混合、重组，实现微观结构的致密化、均匀化和细化。充入氮气的目的是为减少或抑制搅拌温升过程中钎料合金和钎剂氧化。通过改变搅拌针也即辅助成型构件4的转速可以调节模具内的摩擦挤压温度。当要求搅拌针高速旋转时，可在模具外部制作水冷槽，通冷却水从而降低模具内部温度。

在搅拌针的旋转作用下，重组后的复合钎料到达挤压模具中部的过渡区，来自上半部的复合钎料与来自下半部的复合钎料在此汇聚，当汇聚到一定程度时复合钎料推动活动顶杆并沿侧向成型通道3222(1个或多个)到达出料口，复合钎料发生剪切变形(侧向挤压特性)，进一步细化了钎料组织，提高钎料的成形性，因为可制备任意截面形状的半成品复合钎料产品，比如线材(直径1.9～2.7mm)、杆材、管材和矩形截面的产品。侧向通道活动顶杆的作用是为初始阶段过渡区钎料汇聚并实现剪切变形提供一定的侧向阻力，便于成形。

步骤204：采用单拉机将直径1.9mm的丝状复合钎料拉至1.6mm，并且层绕收线；

在步骤204中，将摩擦挤压制备的半成品线材采用常规拉拔工艺(金刚石拉丝模)拉至成品尺寸，如当成品尺寸的直径为1.2mm或者1.6mm(可见前述的1.6mm是其中的一种举例)时，可进行密排收线，或是当成品尺寸的直径1.6mm时，可将直条复合钎料并切断，或将半成品管材切割为宽度相同的多个环状复合钎料等。

实施例三

本实施例中的涉及到的复合钎料摩擦挤压制备方法与实施例二中公开的方法步骤相同，不同点仅在于：

步骤301同步骤201，在此，不再详述；

步骤302同步骤202，在此，不再详述；

步骤303同步骤203，不同之处在于：得到的是直径为2.3mm的半成品丝状复合钎料；

步骤304：将直径为2.3mm的丝状复合钎料拉拔至2.0mm并经调直器矫直，采用自动切断机制成长度为500mm的直条复合钎料丝。

实施例四

本实施例中的涉及到的复合钎料摩擦挤压制备方法与实施例二中公开的方法步骤相同，不同点仅在于：

步骤401同步骤201，在此，不再详述；

步骤402同步骤202，在此，不再详述；

步骤403同步骤203，不同之处在于：得到的是直径为2.5mm的半成品丝状复合钎料；

步骤404：将直径为2.5mm的丝状复合钎料拉拔至2.3mm并经调直器矫直，采用自动切断机制成长度为500mm的直条复合钎料丝。

实施例五

本实施例中的涉及到的复合钎料摩擦挤压制备方法与实施例二中公开的方法步骤相同，不同点仅在于：

步骤501同步骤201，不同之处在于：使用的钎料杆6为直径为8.0mm的Zn-15Al合金，钎剂粉7为氟铝酸铯基钎剂(含少量的氟铝酸钾)；

步骤502同步骤202，在此，不再详述；

步骤503同步骤203，不同之处在于：得到的是直径为2.0mm的半成品丝状复合钎料；

步骤504：将直径为2.0mm的丝状复合钎料拉拔至1.8mm并经制环机加工成内径为20mm的环状复合钎料。

实施例六

本实施例中的涉及到的复合钎料摩擦挤压制备方法与实施例二中公开的方法步骤相同，不同点仅在于：

步骤601同步骤201，不同之处在于：使用的钎料杆6为直径为8.0mm的Zn-15Al合金，钎剂粉7为氟铝酸铯基钎剂(含少量的氟铝酸钾)；

步骤602同步骤202，在此，不再详述；

步骤603同步骤203，不同之处在于：得到的是内径为6.2mm、外径为9.2mm的管状复合钎料；注意，为了得到管状复合钎料，可去除活动顶推构件，而在侧向成型通道3222内放置圆柱状的内芯，即可成型出管状复合钎料，当然，不仅限于此，还可根据实际需要设计，也可在侧向成型通道3222的出口对接含有内芯的模具，进而成型出管状复合钎料。

步骤604：将管状钎料切割为宽度相同的多个环状复合钎料，宽度为2.0mm。

将实施例二、三、四、五及六所生产出的复合钎料样品与现有技术中的4047药芯钎料与Zn-15Al药芯钎料进行各项性能对比检测试验，检测结果如表1所示。

表1试验结果

钎缝显微硬度测试接头按照GB/T11363-2008《钎焊接头强度试验方法》进行钎焊。试验结果表明，利用本方法制备的复合铝钎料吸潮率低、钎缝强度较高，可满足市场需求。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种复合钎料摩擦挤压制备装置，其特征在于，包括：第一进料机构、第二进料机构、成型模具以及辅助成型构件；其中，所述成型模具形成有安装腔，所述辅助成型构件设置于所述安装腔内，且所述辅助成型构件的侧壁与所述成型模具的安装腔的侧壁之间形成有第一挤压成型腔；

所述第一进料机构用于将钎料杆经由钎料进料口输送至所述第一挤压成型腔，所述第二进料机构用于将钎剂粉经由钎剂进料口输送至所述第一挤压成型腔，所述辅助成型构件能够被外力驱动而相对所述成型模具旋转，以对置于所述第一挤压成型腔内的所述钎料杆和所述钎剂粉施加摩擦挤压力，使得两者混合并重组；

所述成型模具还形成有与所述第一挤压成型腔相连通的第二挤压成型腔，且所述第二挤压成型腔沿着与所述第一挤压成型腔的延伸方向成角度的方向延伸。

2.根据权利要求1所述的复合钎料摩擦挤压制备装置，其特征在于，所述第一进料机构的进料方向垂直于所述成型模具的高度方向；

所述第二进料机构的进料方向平行于所述成型模具的高度方向并且从上向下；

所述第一挤压成型腔的延伸方向与所述成型模具的高度方向形成锐角。

3.根据权利要求1所述的复合钎料摩擦挤压制备装置，其特征在于，所述第一挤压成型腔朝向所述第二挤压成型腔呈渐缩状；

所述第二挤压成型腔包括相连通的渐缩腔以及阶梯轴状的成型腔。

4.根据权利要求3所述的复合钎料摩擦挤压制备装置，其特征在于，所述成型模具的数量为两个，且两个所述成型模具对称设置并形成为一体；

两个所述成型模具的所述第二挤压成型腔的阶梯轴状的成型腔汇聚在一起，并且形成相连通的汇聚腔以及侧向成型通道。

5.根据权利要求1所述的复合钎料摩擦挤压制备装置，其特征在于，所述第一进料机构包括第一驱动装置、第一传动机构、第一压辊和第二压辊；其中，所述第一驱动装置通过所述第一传动机构驱动所述第一压辊和所述第二压辊同步且反向转动。

6.根据权利要求1所述的复合钎料摩擦挤压制备装置，其特征在于，所述第二进料机构包括第二输送料斗、第二压设构件、第二驱动装置以及第二传动机构；

其中，所述第二输送料斗设置于所述成型模具的一侧，且所述第二输送料斗与所述第一挤压成型腔相连通；

所述第二驱动装置能够通过所述第二传动机构驱动所述第二压设构件对置于所述第二输送料斗内的所述钎剂粉施加压力，以将所述钎剂粉输送至所述第一挤压成型腔内。

7.根据权利要求6所述的复合钎料摩擦挤压制备装置，其特征在于，所述第二输送料斗均包括进料部以及输送部，且所述输送部的一端与所述进料部相连接，所述输送部的相对的另一端与所述成型模具相连接，且所述输送部与所述成型模具的高度方向形成锐角。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的复合钎料摩擦挤压制备装置，其特征在于，所述复合钎料摩擦挤压制备装置还包括活动顶推构件，所述活动顶推构件可移动地设置于所述第二挤压成型腔内；

所述复合钎料摩擦挤压制备装置还包括加热装置，所述加热装置设置于所述钎料进料口的前方。

9.一种复合钎料摩擦挤压制备方法，其特征在于，应用于如权利要求1所述的复合钎料摩擦挤压制备装置；所述复合钎料摩擦挤压制备方法包括如下步骤：

步骤1：去除钎料杆的表面氧化皮；

步骤2：将去皮的所述钎料杆经所述第一进料机构送入所述成型模具的钎料进料口并且随后进入到所述第一挤压成型腔内，且与此同时，将所述钎剂粉经由第二进料机构送入所述成型模具的钎剂进料口并且随后进入到所述第一挤压成型腔内；

所述辅助成型构件被外力驱动旋转，且在氮气保护氛围下摩擦挤压置于所述第一挤压成型腔内的所述钎料杆和所述钎剂粉，以使得所述钎料杆与所述钎剂粉混合、重组以形成复合钎料；

步骤3：重组后的所述复合钎料到达所述成型模具的第二挤压成型腔，并且所述复合钎料继续被挤压沿着所述第二挤压成型腔到达所述成型模具的出料口，以形成半成品线材，且在初期出料过程中，对在所述第二挤压成型腔内移动的所述复合钎料施加阻力；

步骤4：将摩擦挤压制备的所述半成品线材采用拉拔工艺拉至成品尺寸。

10.根据权利要求9所述的复合钎料摩擦挤压制备方法，其特征在于，所述钎料杆的直径：5.0mm～10.0mm；

所述钎剂粉的粒度：50目～300目。

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