纯铝钎焊焊接时间对纯铝力学性能影响

纯铝钎焊焊接时间对纯铝力学性能影响 本科毕业 ( 题 目:钎焊焊接时间对纯铝剪切性能的影响 学生姓名:123 学 院:材料科学与工程 系 别:材料成型及控制工 程 专 业:材料成型及控制工程 班 级:123 指导教师:321 讲师 二 〇 一 四 年 六 月 内蒙古工业大学本科毕业论文 摘 要 本文综述了纯铝真空钎焊的基本原理以及现今的研究现状，介绍了钎焊技术的基本原理、技术特点以及相应的试验装置;了焊接过程中必须注意事项;另外还介绍了通过微机控制电子万能试验机做的材料的结构拉伸剪切力学性能试验，分析了对金属材料力学性能的影响。实验中我们通过真空钎焊的方法，用真空钎焊高温炉反复试验实现了焊缝与金属完美接合。并且经过多组实验数据的对比成功得出了真空钎焊的最佳保温时间，总结了真空钎焊技术在改善焊接性能方面的优越性，进而可以防止因，结构损坏造成的经济损失。实验结果显示在625?时，保温时间为15min时能获得最佳优质焊接接头。 关键词:纯铝、真空钎焊、保温时间 Abstract Vacuum brazing is the heating of the workpiece in a vacuum chamber , at a lower melting point than the base metal brazing material melts , the joint by capillary action to fill the gap , thereby obtaining a non-removable joint welding processes . Vacuum brazing welding requirements mainly used for welding of high -quality products and easy oxidation of the material. With the development of science and technology nowadays , brazing technology to occupy an increasingly important position in the departments of electrical instrumentation and defense industries. Now, vacuum brazing is widely used in air separation equipment , petrochemical equipment , construction machinery , vehicles , boats and home appliances and other industrial sectors plate-fin heat exchanger and cooler. As the vacuum brazing technology has unparalleled advantages , so the industrial countries in the world, rapid development and wide application . The basic principle of vacuum brazing of aluminum and paper reviews the current status of research , introduces the basic principles of technical characteristics and the corresponding test device brazing technology ; summarizes the welding process must precautions ; additionally introduced by computer control structure of electronic universal testing machine tensile shear do mechanical testing , the influence on the mechanical properties of metallic materials. We experiment by vacuum brazing method, using vacuum brazing furnaces trial achieved a perfect weld metal bonding . And through multiple sets of experimental data comparing the success obtained the best vacuum brazing holding time , summed up the advantages of vacuum brazing technology to improve welding performance , and thus can prevent economic losses due to structural damage caused by welding . Key words: Aluminum Vacuum Brazing Tensile test High-temperature furnace holding time 内蒙古工业大学本科毕业论文 目 录 第一章 绪论 ............................................................ 1 1.1 纯铝钎焊工艺 ..................................................... 1 1.1.1 纯铝钎焊工艺技术高难的原因 ............................ 1 1.1.2 纯铝钎焊的优点 ........................................ 1 1.1.3 钎焊接头内常见的缺陷及其成因: ........................ 2 1.1.4 钎焊接头缺陷的检测方法 ................................ 3 1.1.5 防治钎缝缺陷出现的措施 ................................ 3 1.2 真空钎焊工艺 ..................................................... 4 1.2.1 真空钎焊原理 .......................................... 4 1.2.2 真空钎焊的特点 ........................................ 4 1.2.3 纯铝的真空钎焊 ........................................ 5 1.3 钎焊工艺参数的选定 ............................................... 6 1.3.1 钎焊温度 .............................................. 6 1.3.2 保温时间 .............................................. 6 1.3.3 真空度 ................................................ 7 1.3.4 加热速率 .............................................. 8 1.3.5 出炉温度 .............................................. 8 1.3.6 冷却速率 .............................................. 9 1.4 真空钎焊的研究现状 ............................................... 9 1.4.1 真空钎焊的发展 ........................................ 9 1.4. 2 真空钎焊在其他领域的应用 ............................ 10 第二章 实验材料、设备及实验 ....................................... 13 2.1 实验材料 ........................................................ 13 2.1.1 钎焊母材 ............................................. 13 2.1.2 焊接钎料 ............................................. 13 2.1.3 其他试验材料 ......................................... 15 2.2 实验设备 ........................................................ 15 2.2.1 装配夹具 ............................................. 15 内蒙古工业大学本科毕业论文 2.2.2 真空炉相关设备 ....................................... 15 2.2.3 剪切设备 ............................................. 17 2.3 实验过程 ........................................................ 19 2.3.1 工艺参数的选定 ....................................... 19 2.3.2 焊件的预处理 ......................................... 19 2.3.3 涂抹焊膏 ............................................. 20 2.3.4 焊件的装配及入炉 ..................................... 20 2.3.5 剪切试验 ............................................. 21 第三章 试验结果与分析 ................................................. 22 3.1 试验结果及数据分析 .............................................. 22 3.1.1 保温时间10 min结果分析 .............................. 22 3.1.2 保温时间15 min结果分析 .............................. 23 3.1.3 保温时间20 min结果分析 .............................. 24 3.1.4 保温时间25 min结果分析 .............................. 25 3.1.5 保温时间30 min结果分析 .............................. 26 3.2 剪切强度分析 .................................................... 27 第四章 结 论 ......................................................... 29 参考文献 .............................................................. 30 致 谢 ................................................................ 32 内蒙古工业大学本科毕业论文 第一章 绪论 钎焊的过程是利用比母材熔点低的金属材料作为钎料，把母材加热到 一定温度(高于钎料，低于母材)，使熔化的钎料润湿并填充任处于固态 的母材间隙，从而形成牢固接头的一种方法[2]。因为钎焊的外观变形小且 平整光滑，没有明显的焊接缺陷，所以比较适用于焊接一些精密、复杂的 零件，也可以焊接比如透平叶片、蜂窝状结构板、印刷电路板和硬质合金 刀具等由不同材料组成的构件。 1.1 纯铝钎焊工艺 铝钎焊工艺一般情况下可分为硬铝钎焊和软铝钎焊两种，有的文献中 也叫高温铝钎焊和低温铝钎焊两种焊接方法[2]。硬铝钎焊适合焊接金属元 素不超过2,的各种铝和含镁的各种铝合金材料，而焊接金属元素超过2, 的含镁铝合金材料比较适合使用软铝钎焊工艺，本文我们试验所介绍的纯 铝钎焊工艺应当属于硬铝钎焊。硬铝钎焊的加热方式大致分为一下三种，氧乙炔加热、加热炉加热及盐浴等方法加热，本实验采用高温真空炉加热，在试验过程中很好的避免了焊接过程中焊接接头的氧化。纯铝钎焊接头的组合形式可以分为以下三种，对接、搭接和丁字形接三种类型，我们本实验中则采用了搭接方式进行焊接。 1.1.1 纯铝钎焊工艺技术高难的原因 因为铝和铝合金材料的可焊性相对其他金属来说比较差，而铝是一种化学性能和物理性能都相对比较活泼的金属，如果打磨后不及时焊接会在空气中易和氧气发生化学反应，氧化并生成高熔点的氧化膜[3]，这种氧化膜会给我们的试验带来很大的麻烦，给实验结果造成直接的影响。由于金属的表面生成了高熔点的氧化膜，所以不容易去除，就是去除掉了，如果一段时间不进行试验，又很快会在焊件表面氧化并生成新的氧化膜，因此会直接影响焊接缝隙的融合[4]。所以纯铝的可焊性要比其他金属要差一些。并且纯铝在焊接过程中极易因为温度过高而被烧穿，烧穿后试验就相应的失败了，由于试验中对纯铝构件表面的预处理方面要求较高，所以很难保证焊接接头的质量。所以纯铝焊接工艺一直被认为是一种高难技术。 1.1.2 纯铝钎焊的优点 纯铝钎焊的原理是利用润湿或是毛细吸附作用来实现的，所以在焊接试验结 1 内蒙古工业大学本科毕业论文 束后，我们获得的纯铝钎焊接头质量较好，焊接过程中相比其他焊接 方法其焊接速度较快，同时消耗的钎焊材料也较其他焊接方法少并且焊后接头平整美观。由于铝钎焊比熔焊的加热温度要低很多，所以不但降低能源消耗，节约了焊接成本，还能够改善焊接过程中的操作条件。纯铝钎焊工艺能够使构件不易产生变形或者变形量很小，这是因为纯铝钎焊过程中炉内的温度必须要低于焊接母材的熔点，所以，在这样的条件下焊接的母材不会产生熔化，那么液相变化也不会发生在其金相组织中，更不会产生过热组织和过烧的现象[5]。而且在纯铝钎焊前不用在搭接面处开坡口，在钎焊焊接结束后，也基本不用进行焊件表面打磨，这样提高了其生产效率的同时也节省了机加工的工时。 1.1.3 钎焊接头内常见的缺陷及其成因: (1)钎缝气孔 成因:?接头间隙选择不合理。?钎焊保护气体的去氧化物作用弱或者所使用钎剂的去膜作用弱。?钎焊前试件清理不干净。?钎料在钎焊过程中析出了气体，或在钎焊过程中出现了过热现象。 (2)填隙不良 成因:?焊接接头设计不合理，过大或过小的装配间隙，装配时零件出现歪斜现象。?钎剂选用不合适，钎剂的填隙能力差[6]，活性差。?选用钎料的不合适或钎料的用量不足导致了钎料的润湿作用差。?钎焊前准备工作没做好，氧化膜打磨不够彻底或用酒精清洗不干净等。?钎焊时由于试件位置摆放导致炉内温度分布不均匀。 (3)钎缝开裂 成因:?过大的内应力产生在冷却过程中。?由于钎焊过程的不均匀 加热，导致在冷却过程中焊件出现收缩不一致现象。?钎料的结晶温度出现过大间隔。?在钎料凝固过程中，焊件出现了错动。?钎缝的脆性过大。 (4)钎缝夹渣 成因:?钎剂的使用量过多或使用量过少。?钎料从接头的两面填缝，同时被挤出[7]。?接头间隙选择不当。?钎剂与钎料的熔化温度选用不合适。?钎剂的比重过大。?加热过程不均匀。 (5)钎料流失 成因:?过长的保温时间或钎焊的温度升温过高导致钎料外流。?钎料放置位置不合理导致未引起毛细作用。?局部的间隙过大。?母材被溶蚀。?钎料与 2 内蒙古工业大学本科毕业论文 母材之间的相互作用太剧烈。?钎料量过大。 1.1.4 钎焊接头缺陷的检测方法 钎焊接头缺陷的检验方法分为破坏性检验、无损检验[8]。 (1)外观检查 外观检查是直接用肉眼或低倍放大镜来观察钎焊接头的表面质量，如是否有气孔、裂纹及其它外部缺陷产生，同时还需观察钎料是否填满焊接接头间隙。 (2)表面缺陷检验 表面缺陷检验方法包括荧光检验、磁粉检验和着色检验三种。荧光检验一般用于小型工件的检查，大工件则用着色探伤法，磁粉检测法只用于 磁性金属。 (3)内部缺陷检验 采用X射线和y射线检验、超声波和致密性检验。它可直接通过相关仪器显示钎缝中的夹渣、气孔、未钎透以及母材和钎缝的开裂，检查出相关的裂纹。 1.1.5 防治钎缝缺陷出现的措施 (1) 适当增加钎缝的间隙 增加钎缝间隙可以增强液态钎料的填缝能力，有利于钎料填充均匀，有效减少夹渣夹气的产生。 (2) 采用不平行间隙 不平行间隙钎焊致密性要比平行焊好。如图1-1: 图1-1 不平行焊接 3 内蒙古工业大学本科毕业论文 1.2 真空钎焊工艺 1.2.1 真空钎焊原理 真空钎焊是利用真空炉提供的真空环境，利用钎料熔点比基体金属低的特性，借助其毛细作用在钎料熔化后,来填满焊接接头间隙,从而获得牢固结实的接头的一种焊接工艺方法[9]。真空钎焊工艺过程应当包括焊前试件表面氧化膜的处理，试件的装配固定，焊接工艺参数的选定，焊后处理等。只有处理好焊接过程的每个步骤，才能最终在焊接试验后获得理想的焊接接头。 铝及铝合金的熔点比较低(而相反某些铝钎料的熔点又较高。大家都知道，在用硬钎料钎焊时，掌握试验的时间与温度难度比较大，原因是钎料与母材的熔点相差太大。同时钎接接头的强度比较低，钎焊时对焊件装配的质量要求以及焊前预处理阶段对试件表面的清理要求都比较高[10]。 表1—1 常用铝及铝合金的钎焊性 牌号 L2—L6 LF21 LF1 LF2 LF3 LF5 LY11 LY12 LD2 LD6 LC4 名称 2—6号纯铝 21号防锈铝 1号防锈铝 2号防锈铝 3号防锈铝 5号防锈铝 11号硬铝 12号硬铝 2号锻铝 6号锻铝 4号超硬铝 熔化温度范围(C) ?660 643—654 634—645 627—652 \ 568—638 515—641 505—638 593—651 ?555 447—638 软钎焊性 优 优 良 困难 困难 困难 差 差 良 良 差 硬钎焊性 优 优 优 良 差 差 差 差 良 困难 差 1.2.2 真空钎焊的特点 相比其他钎焊方法，真空钎焊技术具有自己的优势: 1、通过真空钎焊能获得理想的钎焊接头。尤其适用于焊接高温合金、不锈钢等铝、铁含量比较高的耐热合金，同时，还适用于焊接钨、钛等同种或异种难熔合金或金属的连接工艺。 2、由于试件在真空炉中加热，实验前已经将空气抽空，使焊件一直都处于 4 内蒙古工业大学本科毕业论文 真空中，所以能有效的防止试件出现氧化、增碳、脱碳以及污染变质等现象[12];同时可以把焊件控制到最小变形量，主要原因是由于试件是整体受热，而且其所受的热应力比较小。 3、真空钎焊不使用钎剂，所以在实验室过程中不会出现夹渣、气孔[13];钎焊后不用清洗，节省了时间。还可以预防使用钎剂时对焊件表面的破坏。省去了钎焊后的清洗工序的同时也提高了劳动得条件，而且节约了时间，降低了成本。 4、真空钎焊后的试件易于检查钎缝的接头性能是否完好。因为焊接完成后其表面有平整且光亮的焊接接头。 5、真空钎焊还可以提高焊接效率，因为其焊接过程中可以在真空炉中同时进行多个组件的试验，为批量生产做好了准备。 6、真空钎焊会有效提高基体金属本身的接头性能。真空钎焊能排除金属在钎焊温度下散发出的探索性气体和杂质，原因是由于钎料及基体母材周围存在的低压环境。 7、在试验中可以将真空钎焊过程与零件的热处理过程在一起同时进行，也可以将真空钎焊作为最终的工序来完成。 1.2.3 纯铝的真空钎焊 纯铝具有高导热性，导电性，抗蚀性和低密度的优点[14]，但纯铝钎焊与其他金属的钎焊相比，纯铝的表面易形成一种致密的化学性能稳点且熔点很高的氧化膜，使焊接过程变得比较困难，并且工艺钎焊性较差，主要原因是这层氧化膜阻碍了钎料跟母板的反应。所以给试验带来了很大的困难，焊前必须进行严格的表面预处理，以免影响试验结果。处理后的试 件一般要求在两小时之内即进行焊接试验。真空钎焊的缺陷主要分为外观缺陷、内部缺陷两大类。 外观缺陷主要包括:未钎着(在钎焊面的接缝处未形成连接)、钎焊圆根不饱满、钎缝堆高、钎缝不连续、裂纹、钎缝溶蚀等。 内部缺陷主要包括:氧化、变形、空穴、未钎透、钎料外流、组织疏松、脆性相等缺陷。 对于以上几种缺陷也有相应的补救措施: 未钎着 清理试件接头，重复钎焊工序。 钎焊圆根不饱满 重新涂抹钎料，在钎焊温度下限重新进行焊接。 钎缝堆高 可以采用提高钎焊温度，重复炉中循环的方法予以消除。 钎缝不连续 在局部不连续出涂抹钎料，进行补钎。 5 内蒙古工业大学本科毕业论文 裂纹 选择合适的钎料，根据裂纹宽度进行涂抹，然后补钎。 钎缝溶蚀 在较低温度下进行熔融反应并选用能与钎缝发生新的合金化反应的钎料[15]。 氧化 进行酸洗或真空净化来去除氧化膜。 变形 重新选用合理的夹具进行校形，对于变形量大的试件可以进行多次校形。 空穴 提高钎焊温度进行较长时间扩散处理，或进行固溶处理从而使空穴变小或消失。 未钎透 清理未钎透部位，添加钎料，提高钎焊温度进行钎焊。 钎料外流 对于外流到不需钎焊部位的钎料用机械法处理。 组织疏松 用较低温度和低蒸汽压钎料涂抹在钎缝上，选择合适温度进行扩散处理。 脆性相 重新加热的合适温度，进行长时间的扩散处理以达到清除的目的。 1.3 钎焊工艺参数的选定 1.3.1 钎焊温度 钎焊温度是钎焊过程最主要的影响因素之一，在钎焊过程中，一方面要求钎料与母材进行冶金反应，并且钎料熔化在毛细作用下填满焊接间隙;另一方面在热处理过程中完成固溶处理，提高钎焊接头的质量[16]。选定钎焊温度的首要依据是钎料的熔点，所以在钎焊焊接过程中温度应比钎料的熔点适当高一些，以改善焊接接头的润湿和填缝，减小钎料的表面张力[17]，让母材与钎料得到充分反应。使母材完成固溶处理是真空钎焊选择温度时必须要考虑的一个问题。 经仔细分析我们本次选定焊接温度为625?。在这一温度下，我们控制保温时间，在不同保温时间下做了多组实验。 1.3.2 保温时间 钎焊的保温时间是控制合金化作用，使钎料充分填充间隙的重要阶段，所以对于钎焊接头力学性能的影响也至关重要。钎料同母材相互扩散形成牢固结合的关键因素在于控制一定的保温时间。保温时间过长或过短都会对钎焊过程造成影响，保温时间过长会导致产生第二相，也就是我们所说的脆性相，塑形韧性变差，抗拉强度变低。保温时间过短，则会导致反应 不充分，焊接质量也会变差。钎焊 6 内蒙古工业大学本科毕业论文 的保温时间也与焊接大小，厚度以及搭接间隙有密切关系，试件大、厚要比小、薄的最佳保温时间要长[18]，主要是保证加热均匀;同时对于搭接间隙大的焊件则需要较长的保温时间来达到母材和钎料的相互作用。 本次试验为了探究钎焊焊接时间对纯铝剪切性能的影响，得出最佳保温时间，我们分不同温度梯度做了多组实验，我们在焊接温度为625?的前提下，选定了保温时间为10分钟，15分钟，20分钟，25分钟，30分钟的温度梯度分别进行实验。最终得出了在焊接温度为625?的前提下的最佳保温时间。 1.3.3 真空度 真空度是根据母材的材质、搭接面积、钎料的种类以及是否用夹具来确定的。真空度分为冷态真空度，和热态真空度[19]。冷态真空度是指把炉腔抽到所要求的真空度，在加热之前就要完成，主要目的是为了防止焊件氧化，参考数据如表1-2所示。热态真空度是指从开始加热到填充气体冷却这段时间内的炉内真空度，我们采用的是冷态真空度。使用不同的钎料也应选择不同的真空度，见表1-3。 表1-2 冷态真空度的选择 冷态真空度 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 母材 (pa) 铝及铝合金 铜及铜合金 钛及钛合金 碳钢、低合金钢、合金结构钢、碳素工具钢 不锈钢 高温合金 非金属及电真空器件 硬质合金、难熔金属及碳化 物 精密合金及磁性材料 陶瓷、石墨、金刚石 10—10 5×10—5×10 10—5×10 10—10 5×10—8×10 10—10 10—5×10 10—10 10—5×10 10—5×10 -3 -4 -2 -8 -2 -3 -8 -4 -2 -8 -2 -8 -1 -2 -2 -8 -1 -2 -2 -8 7 内蒙古工业大学本科毕业论文 表1-3 选用不同钎料时的工作真空度 工作真空度 钎料类型 (pa) 铝基钎料 铜基钎料 银基钎料 金、钯、镍、钴基钎料 钛基钎料 锰基钎料 5×10—10 2—5 5×10—10 10—5×10 5×10—10 1—10 -1-3 -3 -2 -3 -1 -1 -8 -3 1.3.4 加热速率 加热速率的控制主要需做到保证焊件受热均匀，防止组件因为应力而变形，保证焊件析出气体时被充分抽出。影响加热速率的因素主要有以下两点: 1、母材的材质、大小、形状和结构。对于沉淀硬化类耐热合金要迅速加热，对于不锈钢也要快速加热[20];对于装配预应力较大以及形状复杂的焊件要慢慢加热;对于较厚的焊件也应该缓慢加热，不宜太快。 2、钎料的类型及结晶温度的范围。对于纯金属钎料，加热速率应该快些;合金钎料要较快加热当其在熔化范围内时;使用焊膏时，500?以下应缓慢加热，以免引起钎料飞溅。在钎焊薄壁零件时在控制产生变形的情况下，为防止母材金属被钎料溶蚀，加热速率应当加快。 1.3.5 出炉温度 如果焊件从高温度的真空炉中直接取出，容易产生表面氧化，特别是用风扇等工具让其急速冷却时，由于焊件内部温度高，且焊件表面温度急剧下降，使整个焊件温度又上升。因此出炉温度应当要比实验温度要低，还是要根据母材的特性来确定，一般情况碳素钢及合金结构钢出炉温度应在100?以下;不锈钢及耐热合金出炉温度应在150?以下;铝及铝合金的出炉时温度应控制在在300?以下。 8 内蒙古工业大学本科毕业论文 1.3.6 冷却速率 焊件的冷却是在钎焊保温时间之后进行的，但冷却的快慢也影响着焊接焊缝的好坏。由于冷却速度过慢，会导致出现母材晶粒长大的现象，所以也会出现强化相析出或出现奥氏体残余。冷却速度快有利于使焊缝组织细化，减小枝晶偏析，从而提高焊缝强度[21]。冷却速度过高会由于其热应力过大而使焊件产生裂纹。冷却速度过快也会由于气体来不及析出而产生气孔，所以冷却时间必须要根据母材材质，钎料特性，以及搭接面积来确定。 1.4 真空钎焊的研究现状 1.4.1 真空钎焊的发展 随着真空钎焊的发展，逐渐出现了铝及铝合金加工装配的全新局面 ，解决了因为纯铝表面易氧化而导致的钎焊产品质量变差的问题 ，虽然焊接质量相对于传统钎焊要好，但目前仍然存在很多问题，如使用的设备真空系统的维修技术并不完善，而且复杂、贵重，成本较高，导致设备出现问题时解决不够迅速，而耽误生产效率。目前用的的钎料在钎焊时的温度以及保温时间不好确定和控制，原因是由于其与多数铝合金的固相线较为接近。 虽然我国真空钎焊技术的发展已初具水平，但是与国外相比仍有差距，例如在上海地区真空钎焊焊接发展并不迅速，早期其仅仅少量应用于国防军工类单位。近几年来，不少民用单位也认识到了真空钎焊带来的优势，所以也开始开展真空钎焊业务，如上海人民工具厂。上海华通开关厂、上海计量仪表厂、上海汽车装配厂和上海化工机械三厂等采用真空钎焊技术 完成了多项钎焊业务[22]。今后的发展亟待解决的问题是研制具有一定力学性能和抗腐蚀性能且熔点低的钎料。并且在异种材料真空钎焊等工艺方面仍需进一步研究，如铝合金与钛合金、铝合金与陶瓷的钎焊技术。纯铝的真空钎焊技术在我国近几年是研究比较多，发展比较快的，专家们对真空钎焊所使用的铝基材料以及焊接接头的性能研究方面就有重大突破。 湖北汽车工业学院材料工程系的刘峰、黄华和赵明泉等做了真空钎焊接头性能以及钎焊纯铝用铝基钎料的研究[23]，该实验研究了焊接接头强度、耐蚀性和硬度等性能的影响因素，尤其是铝基材料的钎焊工艺参数以及铝基钎料的Si含量的影响。得出了最佳钎焊工艺参数的组合及钎料的硅含量最佳结果。 该实验对工业纯铝采用真空钎焊技术进行钎焊，选用工业纯铝L2作为母材， 9 内蒙古工业大学本科毕业论文 选用80 mm×40 mm×1 mm的试件尺寸，把钎料中硅的含量控制在10wt%-12wt%，用WZ-20真空炉，采用QJ202钎剂粉末进行了焊接试验。 选用610、620和630?的温度梯度，在相同保温时间的前提下，研究了钎焊温度对接头强度的影响，最终得出了在610?时，焊接效果一般，接头剪切前度不够;在630?时，效果一般，因为母材熔化过多且出现变形;最终最佳保温时间为620?。然后又做了保温时间为10、20和30分钟在钎焊温度为620?的前提下的试验，试验结果为在保温时间为10min时，焊接结果一般，主要原因是由于保温时间太短导致钎料填充不足;在 保温时间为30min时，由于保温时间过长，所以产生过多溶蚀，影响了焊接力学性能，最终取得最佳保温时间为20min。 对于钎料中硅含量对焊接接头的影响，试验最终结果为，钎料最佳硅含量应为12%，焊缝中含有的杂质相经常含有Si 。焊接接头硬度会随着Si含量的增多而逐渐增加。 1.4. 2 真空钎焊在其他领域的应用 1、真空钎焊在工程机械领域的应用 真空钎焊技术在机械工程等领域得到了广泛的应用，其中一个实例如真空钎头中的小钎头就是代表，小中钎头在冶金、煤炭、地质、水利、军工、铁路等建设方面得到了广泛应用，据不完全统计，1978年，我国总共消耗小中钎头达到了约1万只，当然现在对于中小钎头的使用量更大，真空钎焊在经济建设领域起着越来越重要的作用，在焊接领域占据了一席之地。1978年由西北矿业研究所研制的真空钎焊小钎头，已经通过了相关技术部门的技术鉴定[24]。该研究进行了数十次的相关实验后，成功实现了钻凿不同类型的岩石，难钻凿的角岩以及坚硬耐蚀性强的夹汐卡岩，经受住坚硬花岗岩等的试验考验。在现场进行了钻凿花岗岩的直径42mm的与瑞典同类型的十字型焊接钎头的对比性试验，试验结果显示，此类钎头的平均使用寿命达到了100m,此技术已经达到了国际先进钎头的水平，根据相关人员的调查发现，此钎头的使用寿命普遍提高了1到1.5倍，能给个人和企业带来了明显的经济效益，大大提高了生产效率。 2、真空钎焊在航空发动机上的应用 真空钎焊技术在航空发动机上也得到了普遍的应用，在国外的研究中， 美国的普惠公司研制的JT9D发动机，其蜂窝封闭环是由蜂窝夹心和环件用真空钎焊工艺来焊接完成的。在国内发动机的研制方面，成都发动机公司和沈阳黎明发动机制造公司分别用真空钎焊完成了静子环的研制，广泛用于飞机的制造上。成都 10 内蒙古工业大学本科毕业论文 发动机公司还通过了发动机试车，用真空钎焊完成了燃油总管。 目前在美国已经有了二百多台真空炉，在航空发动机的制造中真空钎焊炉也相应成了主要的钎焊设备之一。而在国内成都发动机公司等多家钎焊设备制造公司及研究所，在七十年代分别也研制出了中型单室的真空钎焊电炉。真空钎焊电炉的研制得到了认可，北京航空工艺研究所与天津电炉厂在1964年一起完成了半连续式真空钎焊炉，同时也有不少企业引进了国外先进的真空电炉，如先航空发动机公司引进了由伊普森公司生产的卧式真空电炉，由微机电脑直接进行控温，北京民航公司也引进了伊普森公司的钟罩式真空钎焊电阻炉，所进口的真空炉一般都是微机控温。目前，很多研究所及单位也研制出了能按程序自动控制运行的微机控温大型真空钎焊电炉。在真空炉研制方面也有了很大的发展。 3、真空钎焊在车船制造上的应用 真空钎焊在车船板翘式机油冷却器的制造上也有了很大的突破，板翘式机油冷却器有很多优良性能，如其结构比较紧凑，重量相对较轻，传热效率比较高等优点。现已经成为柴油机冷却器比较先进的产品了，被广发应用在车船的制造领域。我国真正生产车船板翘式机油冷却器的企业并不 是很多，技术较为落后，相比真空钎焊，普通焊接方法，每台机器大约需耗费白银150克左右，但是用真空钎焊制造的机器则节约了成本，而且具有气密性好，无漏气漏油现象的优势，其表面平整光泽性好，清洁度也较好，当使用在柴油机上时，其传热性能完全达到了预定的国家指标，即使在水中浸泡表面也不会出现明显腐蚀现象。 4、真空钎焊在石油化工上的应用 真空钎焊在石油化工上主要应用于制造板翘式换热器，现已被广泛应用在此领域中，其应用方面如天然气、石油气的分离及液化过程，其具有液化效果明显，分离的气体纯度高，分离过程的能耗低，分离的处理量比其他的要大等诸多优势。在石油炼油厂主要应用于气体的回收，还用于焦炉气以及天然气的回收利用，大提高了回收效率。所以板翘式换热器的制造技术是世界制造领域广泛关注并发展的技术之一。 5、真空钎焊在空气分离设备上的应用 空气分离设备主要用于氮气氧气氩气以及稀有气体的提取方面，在过去制造板翘式换热器的方法主要是利用盐浴浸渍钎焊技术，其缺点很明显，其工艺程序比较复杂，生产成本高，使用寿命低，而且耗能高、还容易腐蚀，对周围环境也会产生很大的污染，所以逐渐被真空钎焊技术所淘汰。 11 内蒙古工业大学本科毕业论文 利用真空钎焊技术完成的叶轮制造提高了制造的精确度，而且其工艺工序简单，生产成本相对也较低，使用寿命也大大提升，节省了生产成本，推动了我国空气分离设备制造技术的发展。 6、真空钎焊在其他方面的应用 真空钎焊技术现如今在各大制造领域都被广泛应用，如压缩机的中冷器。机车的散热器，挖掘机所用的油冷却器，大功率变压散热器，氟利昂、烯烃类制冷系统以及家电的制造方面都得到了应用。 所以随着科学技术的进步以及社会的发展，真空钎焊技术越来越重要，应用方面也越来越广，越来越得到人们的重视。 12 内蒙古工业大学本科毕业论文 第二章 实验材料、设备及实验方案 2.1 实验材料 2.1.1 钎焊母材 本实验用的母材材质为纯铝板，为区别于先前的试验本次规格尺寸选用:70 mm×10 mm，板厚为2.5 mm。本实验钎焊焊接的方式采用搭接，具体焊件搭接示例如图2-1所示: 图2-1 焊件搭接示意图 本次试验我们选择的焊件搭接宽度为7 mm，通过多组实验，测试了10 mm×7 mm的焊件搭接面积的试验效果。在焊件的制作过程中，由于焊件本身尺寸过小，剪板机精度过于粗糙，在使用剪板机剪切过程中造成了细微的误差，并且由于纯铝板材质较软，剪切时焊件产生了弯曲变形，对于剪板机造成的尺寸误差我们用400号砂纸进行了焊件打磨，使试件尺寸尽量符合我们实验的要求。对于剪板过程中造成的试件弯曲变形现象，我们用锤头进行了矫正，虽然我们在焊件的预处理方面下了很大的工夫，但 由于手工处理的限度，试件尺寸方面难免会与我们理想的状况具有细微的误差。对于试验结果的准确性也难免产生影响，我们只能通过多组重复试验来使试验结果尽量趋于正常。 2.1.2 焊接钎料 选择正确合适的钎料是保证获得优质钎焊焊接接头非常关键的因素。钎料的选择应该从焊件的使用工况要求，钎料和母材的合适程度，所使用的设备条件以及经济要求等多方面来综合确定。在钎焊中的侧重点是润湿性 ,润湿性是保证焊接接头获得理想强度的必要条件。另外钎焊温度对母材的影响以及钎料与母材的冶金相容性也是焊接过程中必须要考虑的关键因素。 本实验采用铝硅合金为基础做成的钎料。在市场上常见的钎料种类有颗粒状、膏体状、片状或者丝状， 所以必须根据被焊焊件的形状和特性来选用相应的 13 [25] 内蒙古工业大学本科毕业论文 钎料。由于在钎焊过称重必须具有一定的润湿性，所以本次试验我们选用了膏体状的钎料，通过涂抹覆盖在焊件接触的表面，相比其他形式的钎料涂抹会更加均匀，并且更容易在反应过程中渗透入焊件表面的熔融空隙。从而保证焊接质量。 铝焊膏FA-LHG-CS 1、名称:含铯铝焊膏 如图2-2 图2-2 含铯铝焊膏 焊料成分:铝硅合金粉、粘合剂、FA-A无腐蚀铝钎剂 2、材料成分检测 表: ?铝硅合金粉[24] 表2-1 成分检测表 元素(Element) 最大Max 最小min 实测数 11.729 0.189 Real pro 0.005 0.040 0.018 — 0.016 — REM Si 13.0 11.0 Fe 0.8 0 Cu 0.30 0 Mn 0.15 0 Mg 0.05 0 Cr — — Zn 0.20 Ti — — Al REM REM ?FA-A无腐蚀铝钎剂的主要成分为KALF4-CSALF4 (产品完全符合ROHS等环保的要求，不含任何有毒物质) ?粘合剂主要成分为易挥发的水性有机物 3、材料部分特性: 铝硅合金粉融化温度(固相线/液相线): 577-585 ? 粘合剂挥发温度范围:120-300 ? 无腐蚀铝钎剂融化温度范围: 556-572 ? 14 内蒙古工业大学本科毕业论文 2.1.3 其他试验材料 纯铝的真空钎焊对于试件表面的预处理要求非常严格，焊件表面的氧化物、油脂、灰尘都会对试验结果产生直接影响，所以在本次试验试件的预处理过程中我们还用到了其他的一些材料，如用浓度为10%氢氧化钠溶液、浓度为10%硝酸溶液等化学试剂的乳化和皂化作用对试件进行除油，用400号砂纸打磨掉附着在试件表面的氧化膜，用无水乙醇彻底除油及清洗，然后再用棉签擦拭干净。 2.2 实验设备 2.2.1 装配夹具 在钎焊过程中，我们必须把两个焊件在涂抹焊膏后进行搭接并固定，使之成为一个整体，使焊件在焊接过程中保持正确的搭接位置和保持所要求的搭接尺寸及间隙等。为防止焊件在钎焊过程中的错动移位现象，我们设计并制作了相应的装配夹具，来保证搭接的两块试件保持稳定的实验状态，不错位，不移动，使接触面内焊剂得到充分反应并熔化，保持搭接面 的接触距离和夹紧力，我们选用的装配夹具的材质为比纯铝熔点高很多的钢板，然后利用螺栓和螺母进行固定，如图2-3。 图2-3 装配夹具 对于钎焊工艺来说，夹具的选择至关重要，炉中钎焊要求装配间隙较小，一般在装配后保持相对位置不变，所以所选夹具材质要求必须要比铝的熔点要高很多，且夹具必须材质强度要高，耐腐蚀，在拧紧过程中夹具不易变形，这样就会大大减少其他因素对于钎焊过程的影响。 2.2.2 真空炉相关设备 真空炉是整个钎焊焊接过程最重要的设备之一，真空炉质量的好坏直接关系到实验结果的成败[24]。 本次实验所用的真空炉是湘潭市三星仪器有限公司生产的 15 内蒙古工业大学本科毕业论文 SXZ-12-12型箱式真空电阻炉，应用的电阻炉由电控箱、真空电阻炉、JK-150B真空机组、2XZ-4直联高速旋片式真空泵组成。 1、真空电阻炉 型号: SXZ-12-12 电源功率: 真空度: 10 炉膛尺寸: 最高温度: 2、电控箱 型号: DK-30-12 电压: AC 380 V 额定功率: 图2-4 真空电阻炉 -3 pa ×200×180 mm ? 图2-5 电控箱 16 AC 380 V 12 KW 300 1200 30 KW 内蒙古工业大学本科毕业论文 最高温度: 1200 ? 热电偶: S 3、JK-150B 真空机组 图2-6 真空机组 1.3×10pa 极限压力: ? 抽空速率: 260 L/S -4 4、2XZ-4直联高速旋片式真空泵 图 2-7 直联高速旋片式真空泵 极限压力: ? 6×10pa 抽气速率: 4L/S -2 2.2.3 剪切设备 在完成真空钎焊的实验过程后，对焊后试件进行剪切实验，通过剪切强度来确定焊接接头是否满足试验设计和使用要求。剪切实验后通过得到的最大剪切力除以搭接面积得到焊后的最大剪切强度。 17 内蒙古工业大学本科毕业论文 设备简介: 设备名称:微机控制电子万能试验机 WDW—30型微机控制电子万能试验机主要由加载部分、动力驱动部分、处理部分等三部分组成。 图2-8 微机控制电子万能试验机 规格型号 WDW—30KN 最大试验力 30KN 试验力准确度 0.5%(相对示值) 力有效测量范围 60N—30KN，全程自动换挡 移动横梁速度范围 0.005—500mm/min 无极调速 位移准确度 0.5%(相对示值) 试验空间有效跨度 370mm 移动横梁最大行程 1200mm 位移分辨力 0.001mm 变形准确度 0.5%(相对示值) 变形测量范围 2%—100% 电源 单相、220V、50Hz 功率 0.75KW 用途: 微机控制电子万能试验机主要用于金属及非金属材料在常温下小于30 KN的拉、压、弯等力学性能试验。利用此设备对焊后试件进行了剪切试验，并且记录了每一组试验的数据，分析了其剪切特性。 18 内蒙古工业大学本科毕业论文 2.3 实验过程 2.3.1 工艺参数的选定 一、 钎焊温度 钎焊温度是焊接过程最主要的因素之一，焊接温度应适当高于钎料的熔点，选定钎焊温度的首要依据是钎料的熔点，同过是焊接温度略高来改善润湿和填缝，减小钎料表面的张力，使母材与钎料充分反应。经仔细分析我们本次选定焊接温度为625?。在这一温度下，我们控制保温时间，在不同保温时间下做了多组实验。 二、 保温时间 钎焊的保温时间是控制合金化作用使钎料充分填充间隙的重要过程，所以对于钎焊接头力学性能的影响也至关重要。保温时间过长或过短都会对钎焊过程造成影响，保温时间过长会导致产生第二相，也就是我们所说的脆性相，塑形韧性变差，抗拉强度变低。保温时间过短，则会导致反应不充分，焊接质量也会变差。钎焊的保温时间也与焊接大小，厚度以及搭接间隙有密切关系，试件大、厚要比小、薄的最佳保温时间要长，主要是保证加热均匀;搭接间隙太大的情况，为了达到钎料和母材的相互作用，也需要通过较长的保温时间来完成。 本次试验为了探究钎焊焊接时间对纯铝剪切性能的影响，得出最佳保温时间，我们分不同温度梯度做了多组实验，我们在焊接温度为625?的前提下，选定了保温时间为10分钟，15分钟，20分钟，25分钟，30分 钟的温度梯度分别进行实验。最终得出了在焊接温度为625?的前提下的最佳保温时间。 2.3.2 焊件的预处理 首先我们用剪板机把事先准备好的铝板裁成大致尺寸为7 mm×10 mm的小焊件，上文已经提到过，由于剪板机精度的问题，导致尺寸不能完全符合我们的要求，所以我们又对焊件进行了进一步加工。 由于剪板机精度不够造成了所剪出的铝板侧面有毛边，有划痕，焊件侧面不平整，在做剪切试验时，由于划痕的存在，导致从划痕处断裂，从而导致试验失败，所以我们先用磨石对板侧面进行了粗打磨，然后用砂纸再次进行细打磨。试件处理的重点在于搭接面的打磨，因为纯铝的表面附着的一层氧化膜，氧化膜具有化学性能稳定，熔点很高的物理特性，如果不进行处理，它会阻碍钎料跟母材的结合，进而导致实验受到严重影响，所以焊前需进行严格的表面预处理，处理 19 内蒙古工业大学本科毕业论文 完的试件需在两小时之内即进行钎焊实验。所以我们用400号砂纸对于搭接面积处进行了细致的打磨，以确保除掉氧化膜，减少实验误差。 打磨完之后还需对焊件进一步处理，打磨完的焊件表面总会有一些油污的存在，而真空钎焊对于焊件表面的要求比较高，如果真空钎焊时焊件存在加热后残留在金属表面的油污，这些油污会破坏钎料对母材的润湿铺展作用，并且起阻钎剂的作用，所以除油是实验中必须要完成的一个阶段。除油后的工件表面以免再次污染，所以不允许用手碰触。我们实验采取的 除油方法是用无水乙醇对试件表面进行清理，然后用干净的纸巾擦拭干净后马上进行实验。 2.3.3 涂抹焊膏 在打磨完氧化膜及除油后，我们需要马上涂抹焊膏，进行焊件的组装，然后入炉实验，以防止焊件再次氧化或被污染，本实验采用成分为铝硅合金粉、粘合剂、FA-A无腐蚀铝钎剂调配成的含铯铝焊膏，在涂抹之前必须用力搅拌均匀，然后再用干净的筷子蘸取焊膏均匀涂抹在焊件上，进行搭接。 搭接时应注意首先应该让焊膏均匀的涂抹在搭接面积上，然后保证搭接的宽度在5 mm左右，并且搭接处尽量在两螺栓的中心线上，这样就能保证在拧紧螺丝时，使其搭接间隙不会太大。因为只能目测，所以实验准确性难免会差了一点，所以我们只能进行多组实验，以保证实验结果更加趋于合理化。 2.3.4 焊件的装配及入炉 焊件的装配，就是把两个焊件利用夹具固定并连接成一个整体，使焊件保持正确的相互接触位置，获得设计所要求的焊缝间隙，保证焊件的尺寸，并防止焊件在炉中错位，移动[25]。在涂抹完焊膏后我们需要把焊件放到事先准备好的夹具上，然后用钳子扳手进行装配，拧紧螺母，使之牢牢固定住。 图2-9 焊件装配 装配完成后就可以放入真空炉中进行钎焊了，在放入炉子之前， 需提前设置 20 内蒙古工业大学本科毕业论文 好真空炉的参数，设置好预定的温度及保温时间，然后打开炉门，用铁钳把试件放进去，然后封闭炉门，用真空泵将炉腔抽成真空以确保试验在无氧的条件下顺利进行，成功避免了在钎焊过程中试件的氧化[26]。而且用真空炉可以准确的控制焊接温度以及保温时间，不会因为人为控制因素对实验结果造成影响。在焊接结束后，将焊件马上取出，然后空冷，拆卸。 2.3.5 剪切试验 钎焊完成后进行质量检测是必不可少的环节，我们通过微机控制电子万能试验机来对试件进行剪切试验，剪切试验通常用来测定焊接接头的强度性能，可以测定接头和母材的焊接强度。 实验时我们先把焊件夹紧，应注意在夹紧部位加垫片，以保持剪切时焊件的稳定，焊件的放置尽量保持竖直，以免受到其它力的影响，在剪切完后，仔细观察并记录剪切的曲线，以及拉断的最大力，整理好数据并对焊件进行标记分类，去掉剪切时过高或过低的数据，然后对每一组数据取平均值，为以后分析数据做好充分的准备工作。 21 内蒙古工业大学本科毕业论文 第三章 试验结果与分析 3.1 试验结果及数据分析 本实验我们是在钎焊温度为625?的条件下，用不同的保温时间10分 钟、15分钟、20分钟、25分钟、30分钟四组实验数据开始钎焊焊接实验，试验完成后通过微机控制电子万能试验机做了剪切试验，通过试验对所得数据我们进行了如下的整理统计。 3.1.1 保温时间10 min结果分析 对于保温时间为10 min的纯铝真空钎焊实验，我们总共做了12组实验，我们根据实验具体情况和剪切实验数据结果，分析并从其中选取了5组趋于相近的数据。 (a) (b) 图3-1 保温时间为10 min焊件 图(a)为真空钎焊试验完成后焊件的表面情况，试验基本达到了我们预期的要求。从焊件的表面情况来看由于是真空钎焊，所以表面氧化相比炉中钎焊来说并不严重，但钎料填充不够充分。图(b)是剪切试验后的情况，由图可以看出，焊后焊点局部出现了亮白色，这部分区域反应良好，还有一部分呈现灰色说明反应较差。 表3-1给出了5组试验焊后试样的最大力，搭接尺寸及计算出的剪切强度值。 22 内蒙古工业大学本科毕业论文 表3-1 保温时间10min焊后剪切强度 组别 1 2 3 4 5 平均剪切 最大力(N) 848.06 643.985 597.323 512.387 709.287 \ 搭接尺寸(mm) 8.2×11.6 6.6×11.2 6.2×11.2 5.5×10.4 6.5×11.38 \ 剪切强度(Mpa) 8.9 8.7 8.6 8.95 9.59 8.95 通过对表3-1的实验数据分析，可知在保温时间为10 min时，平均剪切强度为8.95 Mpa，可能原因为焊接时间较短，钎料熔化不足，润湿性较差，填充钎缝间隙也不足，导致强度较低。 3.1.2 保温时间15 min结果分析 对于保温时间为15 min的纯铝真空钎焊实验，我们总共做了12组实验，选取了5组趋于相近的数据。 (a) (b) 图3-2 保温时间为15 min焊件 图(a)为真空钎焊试验完成后焊件的情况，从焊件的表面情况来看，焊接没有明显的焊接缺陷，表面氧化较少，母材较完好，没有出现变形，且钎料填充比较充分。图(b)是剪切试验后的情况，由图可以看出，焊点比较好，焊后焊点亮白色区域有明显增大。 23 内蒙古工业大学本科毕业论文 表3-2 保温时间15min剪切强度 组别 1 2 3 4 5 平均剪切 最大力(N) 1372 1358 1013 975.048 1085 \ 搭接尺寸(mm) 7.6×11.2 6.4×11.5 7.3×11.0 6.1×11.1 7.2×11.8 \ 剪切强度(Mpa) 16.12 18.45 12.6 14.4 12.8 14.87 通过对表3-2这5组实验数据的分析，可知在保温时间为15 min时，最大力平均值为1134.2 N,平均剪切强度为14.87 Mpa，剪切强度比较好。 3.1.3 保温时间20 min结果分析 对于保温时间为20min的纯铝真空钎焊实验，我们总共做了8组实验选取了5组相近的数据。 (a) (b) 图3-3 保温时间为20min焊件 图(a)为真空钎焊试验完成后焊件的情况，从焊件的表面情况来看，焊接略有焊接缺陷，搭接表面比较平整光滑，母材略有熔化，稍微有变形。图(b)是剪切试验后的情况，由图可以看出，焊点比较好，焊后焊点亮白色区域与15min时面积相近。 24 内蒙古工业大学本科毕业论文 表3-3 保温时间20min焊后剪切强度 组别 1 2 3 4 5 平均剪切 最大力(N) 1230 1020 1139 927.788 901.586 \ 搭接尺寸(mm) 6.2×12.1 7.0×11.5 6.5×11.6 6.2×10.8 6.5×10.9 \ 剪切强度(Mpa) 16.4 12.6 15.1 13.8 12.7 14.12 通过对这5组实验数据的分析，我们发现在保温时间为20 min时，平均剪切强度为14.12 Mpa，剪切强度较好，但由于焊接时间略长，使得母材略有熔化，可能影响母材的性能。 3.1.4 保温时间25 min结果分析 对于保温时间为25min的纯铝真空钎焊实验，我们总共做了8组实验，分析并从其中选取了5组趋于相近的数据。 (a) (b) 图3-4 保温时间为25min焊件 图(a)为真空钎焊试验完成后焊件的情况，从焊件的表面情况来看，母材熔化较严重，且出现变形。图(b)是剪切试验后的情况，由图可以看出，焊点的亮白区域未有明显增加，局部出现了氧化现象。 25 内蒙古工业大学本科毕业论文 表3-4 保温时间25min焊后剪切强度 组别 1 2 3 4 5 平均剪切 最大力(N) 1067 1199 1009 893 1092 \ 搭接尺寸(mm) 6.9×11.1 7.1×11.0 7.9×11.5 6.4×11.0 7.5×11.9 \ 剪切强度(Mpa) 13.93 15.35 11.1 12.7 12.2 13.05 通过对表3-4中5组实验数据的分析，可知在保温时间为25 min时，平均剪切强度为13.05 Mpa，剪切强度比20分钟有所下降，由于焊接时间较长，母材已出现变形，同时对焊缝有氧化作用导致焊接强度降低。 3.1.5 保温时间30 min结果分析 对于保温时间为30min的纯铝真空钎焊实验，我们总共做了8组实验，分析并从其中选取了5组相近的数据。 (a) (b) 图3-5 保温时间为30min焊件 图(a)为真空钎焊试验完成后焊件的情况，从焊件的表面情况来看，表面氧化相比炉中钎焊来说并不严重，母材熔化较严重，且有变形。图(b)是剪切试验后的情况，由图可以看出，焊点的亮白区域有所减小，局部出现明显的氧化现象。 26 内蒙古工业大学本科毕业论文 表3-5 保温时间30min焊后剪切强度 组别 1 2 3 4 5 平均剪切 最大力(N) 1020 1020 1015 1254 985.36 \ 搭接尺寸(mm) 7.2×11.6 7.1×12.1 7.3×11.4 7.9×11.4 7.5×11.3 \ 剪切强度(Mpa) 12.21 11.87 12.1 13.9 11.6 12.34 通过对表3-5中5组实验数据的分析，保温时间为30 min时，平均剪切强度为12.34 Mpa，剪切强度稍低于25min中的强度，由于焊接时间较长，母材出现过多变形，母材氧化严重。 3.2 剪切强度分析 在焊接温度在625?时，通过调整不同的焊接时间10min、15min、20min、25min、30min进行试验，最终得到图3-6所示剪切强度。 1614121086420 10min 15min 20min 25min 30 min 图3-6 不同保温时间下的剪切强度 通过试验可以在保温时间为10min时，剪切强度趋于8.95 Mpa左右，剪切强度较小，随着时间的增加，在15min时焊接强度达到了14.87 Mpa，为五组试验温度下剪切强度的最大值，保温时间为20min、25min、30min 的试验中，由于 27 内蒙古工业大学本科毕业论文 保温时间的加长，导致母材熔化越来越严重，且有些已有变形。平均 的剪切强度分别为14.12 Mpa、13.05 Mpa、12.34 Mpa，剪切强度随着在真空炉中的保温时间增长而降低，焊接质量逐渐变差。导致这种情况可能的原因为，时间10min时，焊膏与母材反应不充分，填充钎缝间隙也不足。而时间过长时，焊缝及母材都出现了不同程度的氧化，从而导致剪切强度有所下降。 28 内蒙古工业大学本科毕业论文 第四章 结 论 本次试验母材材质为纯铝板，选用的试件尺寸为70 mm×10 mm，板厚为2.5 mm。本实验焊接的方式采用搭接,搭接宽度为7 mm, 所用钎料为含銫铝焊膏，用SXZ-12-12真空电阻炉完成了试验。 通过试验可得出如下的结论: 一、纯铝真空钎焊在625?时最佳保温时间为15 min，最大力平均值为1134.2 N,平均剪切强度为14.87 Mpa，随着在真空炉中的保温时间延长，其剪切强度呈现下降趋势。 二、当保温时间为10min 时，因为保温时间太短，钎料得不到充分润湿，填充钎缝不均匀，所以焊接质量较差; 三、在保温时间为15min之后的20min、25min、30min时由于保温时间过长可能会导致母材和焊缝出现氧化现象，影响了钎焊焊接接头的力学性能。 29 内蒙古工业大学本科毕业论文 参考文献 [1] 张启运, 庄鸿寿. 钎焊手册[M] . 北京: 机械工业出版社, 1998: 32- 54. 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