钎焊接头设计.

车辆工程系材料教研室：陈银银钎焊接头设计及焊后质量检验9.1.1钎焊的生产过程是:钎焊前零件表面处理零件的装配和固定钎焊工艺确定钎焊后的处理工序焊后质量检验脱脂去膜接头设计工艺参数的确定钎料形状的确定钎料数量的确定钎料放置热处理与清除9.1钎焊接头形式钎焊的接头形式对接头的承载能力起着相当重要的作用。钎焊接头的形式各种各样，经常使用的有：搭接，对接，斜接及T形接。搭接的接头强度最高，其次是斜接，最差是对接。图9.1钎焊接头的基本形式9.1钎焊接头形式钎焊接头很难达到与母材等强度,只有在采用搭接接头形式,依靠增大搭接面积,可以在接头强度低于母材强度的条件下达到与母材等强度；此外由于搭接装配要求简单,所以承受载荷的零件，一般设计成搭接的形式。当钎焊薄壁零件时，可以采用锁边接头以提高接头强度和气密性，如图9.2所示。图9.2锁边接头9.1钎焊接头形式9.1.2典型的钎焊接头形式(1)平板钎焊接头形式图9.3平板钎焊接头形式9.1钎焊接头形式(2)T形和斜角钎焊的接头形式图9.4：T形和斜角钎焊的接头形式9.1钎焊接头形式(3)管或棒与板的接头形式图9.5.管与板的接头形式图9.5.棒与板的接头形式9.1钎焊接头形式(4)管件钎焊的接头形式图9.5.管件钎焊的接头形式钎焊设计的基本处理方法是尽可能的使接头局部搭接化,右图示出了这一原则下的具体应用.9.1钎焊接头形式搭接的缺点是:一方面,增加了母材的消耗,增加结构重量;二是接头截面有突然变化,易产生应力集中.具有T型接头和角接特点的钎焊接头在蜂窝结构和各种类型的换热器中得到广泛应用.9.2钎焊接头搭接长度的确定9.2钎焊接头搭接长度的确定搭接长度Lj可根据接头与焊件等强度的原则计算确定:1）板件搭接钎焊时,计算公式:σbLj=─·Hτj式中:σb–焊件的抗拉强度;τj–材料的拉剪强度;H-材料的厚度;9.2钎焊接头搭接长度的确定2）管结构套接钎焊时,计算公式:FσbLj=————2∏Rτj式中:F–管件的横截面积；R–管件的半径；σb–焊件的抗拉强度;τj–材料的拉剪强度;9.2钎焊接头搭接长度的确定3）圆杆件(要求焊缝宽度不小于圆杆的半径),计算公式:∏σb式中:D0-圆杆的直径；Lj=————D0；σb–焊件的抗拉强度;2τjτj–材料的拉剪强度;圆杆件钎焊接头9.2钎焊接头搭接长度的确定4）圆杆-板件钎焊,计算公式:如杆件承载能力较弱：∏σbLj=————D0；4τj如板件承载能力较弱：σbW0·HLj=——·——；τjD0σb–焊件的抗拉强度;τj–材料的拉剪强度;W0,D0,H见右图所示。圆杆-平板钎焊接头注：实际生产时：常根据经验确定。9.2钎焊接头搭接长度的确定上面讨论的是钎焊接头应用于结构中的承力接头，当钎焊应用于电路时，接头设计的基本要求是钎缝的电阻值与所在电路的同样长度的铜导体的电阻值相等。这时搭接长度Lj的计算公式与相应的承力接头具有相似的形式，分别为：ρfLj=─·H板与板ρc∏ρfLj=——·D0圆杆与圆杆2ρc∏ρfLj=——·D0圆杆与板2ρcρf—钎料的电阻率；ρc—导体的电阻率9.3钎缝间隙值的确定9.3钎缝间隙值的确定钎缝间隙是两待焊零件的钎焊面之间的距离。间隙对接头的性能有极大的影响，主要是间隙对钎焊的以下过程有影响：１）钎料的毛细填缝过程，２）钎料从间隙中排出钎剂残渣和气体的过程，３）母材与钎料的相互扩散过程，４）母材对钎缝合金层受力时塑性流动的机械拘束作用。接头强度与钎缝间隙值之间的关系（实例）Sn-Pb钎料钎焊1-焊低碳钢,2-黄铜,3-铜BAg45CuZn钎料钎焊套节接头9.3钎缝间隙值的确定9.3钎缝间隙值的确定间隙偏小时强度下降原因:钎料填缝变的困难,间隙内的气体、钎剂残渣也难以排出,在钎缝内造成未钎透、气孔或夹渣。间隙偏大时强度下降的原因：毛细作用减弱，使钎料不能填满钎缝间隙；母材对填缝钎料中心区的合金化作用消失；钎缝结晶生成柱状铸造组织和枝晶偏析。钎缝间隙值的确定原则１）钎料对母材润湿性越好，间隙越小；２）钎料与母材作用强烈必须增大间隙；３）钎料的流动性好时，间隙小；４）钎料中含有高蒸气压组元时，间隙大；５）去膜过程对间隙值的选取有很大的影响,如右图所示,采用气体介质去膜时采用小间隙；不同去膜时,接头强度与钎缝间隙值之间的关系综合考虑以上因素；实际钎焊时，可查阅钎缝间隙推荐值。9.3钎缝间隙值的确定9.3钎缝间隙值的确定钎焊时影响钎缝间隙值变化的主要因素是：母材的热膨胀系数和加热方法；在均匀加热钎焊同种材料的零件时，间隙值一般不会有明显的变化。钎焊其它设计原则：１）不应该把接头布置在焊件上有形状或截面发生急剧变化的部位，以避免应力集中；不宜安排在刚度过大的地方，防止在接头中形成很大的内应力。２）异种材料热膨胀系数相差悬殊时，考虑采用适当的补偿垫片。３）钎焊不同厚度材料的时候，有时要考虑局部加厚薄件的接头部位。４）不应把填缝钎料在钎缝外围形成的圆弧形钎角作为一种消除应力集中的办法。由于钎角大小不易控制，难免生成铸造组织，甚至出现溶蚀和缩孔。５）对于要求承压密封的钎焊接头，尽量考虑使用搭接接头。６）在一些特殊情况下，要考虑在接头上开工艺孔，如:钎料以箔状放入间隙中使用，而钎焊面积较大且长宽比不大时。9.3钎缝间隙值的确定9.4预置钎料的装配9.4预置钎料的装配钎料在接头上安放的位置是获得牢固钎焊接头的重要保证。应将钎料安放在钎料与母材受热时温度均匀的位置，且紧帖在不易润湿或加热较慢的母材上，并尽可能使熔化的钎料依靠重力填满钎缝。对于闭合的钎焊接头，焊前应在母材上加工出工艺孔。如右图所示。闭合接头的结构9.4预置钎料的装配钎料通常可做成丝状，箔片状及粉状等供选用。粉末状钎料可用树胶或聚乙烯醇溶液作粘结剂，黏附在钎缝上。环状钎料的安放位置如右图所示。环状钎料的安放位置9.4预置钎料的装配箔片状钎料的安放位置如下图所示。箔片状钎料的安放位置9.4钎焊接头的定位方法钎焊接头的定位主要有2个方面：1是工件接头的定位，2是钎料在工件中的定位。9.4.1接头的定位在钎焊的过程中，特别是钎料开始流动时，必须保持设计时的正确位置，保证其要求的间隙。为此，在钎焊装配时要用各种方法固定工件。右图为典型接头的固定方法。钎焊接头的定位方法9.4钎焊接头的定位方法9.4.2钎料的定位钎料一般放置在钎缝的上方，以便使熔化的钎料能依靠自己的重力流入接头。其定位方式有3种，如下图所示。钎料的定位方法9.5焊后质量检验9.5.1钎焊接头的缺陷及防止9.5.2破坏性检验9.5.3无损检验(1)钎缝外观检查(2)X射线检验(3)超声波检验等等