专利名称：一种放热焊接头裂纹试验用模具的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种放热焊(铝热焊)试验用模具组件，该模具可以用以测试放
热焊(铝热焊)接头冷却后开裂倾向测试。
背景技术：
随着经济发展，电网建设的步伐逐渐加快，在电网建设中，变电站接地网可靠性对 于电网的安全运行至关重要，因此，新一代的铜包钢接地网正逐步取代热镀锌钢接地网。接 地网的布设位置多位于野外环境，采用电弧焊、气焊都有设备搬运不便、需配套设施的缺 点。故放热焊接(铝热焊)是一种适合的焊接方式，而铜包钢接地网的接头为铜、钢复合材 料，以往的放热焊(铝热焊)接往往针对铜-铜接头、钢-钢接头。而对于铜钢复合材料接 头的焊接需开发新型放热焊(铝热焊)齐U，放热焊剂(铝热焊)剂焊制接头的重要标准之 一为接头表面不能出现裂纹，因裂纹的出现增加了接头表面缺陷，易降低接头耐蚀性，故放 热焊(铝热焊)焊剂在研制过程中需通过调整成分消除接头裂纹。 接头的裂纹一般发生在焊接完毕后几分钟内，可认为是冷却过程中应力集中造成 的。位置一般处于接头金属与试棒结合处远离接头中心部位，焊接完毕后，由于接头表面 金属冷却收縮快，而芯部还保持高温膨胀状态，故在接头表面存在较大的拉应力，使接头开 裂。接头中有无裂纹直接反映了接头金属的塑韧性。大的裂纹肉眼可见，微裂纹则不易察 觉，是接头中的隐患，故通过专用模具扩大应力集中，反应接头开裂倾向对于焊剂配方调整 具有重要意义。
实用新型内容为了解决现有配方试验中无专用试验模具的问题，本实用新型提供了一种专门进 行铜包钢接头放热焊(铝热焊)试验模具，使用该模具可以用来测试焊后接头开裂倾向，用 于试验配方的调整。
为了达到上述目的，本实用新型采取了如下技术方案本实用新型包括模具体和
设置在模具体上端的模具盖，所述的模具体为左右开模，模具体内包括熔化腔、流腔、试样
型腔和试棒通孔，熔化腔通过流腔与试样型腔相连通。所述的试样型腔包括相互连通的试
样型腔柱体和试样型腔椎体两部分，所述的试样型腔柱体与流腔相连通，所述的试样型腔
椎体与水平布置的试棒通孔相连通。 所述的试样型腔椎体锥角小于60度。 所述的熔化腔包括相互连通的熔化腔上椎体和熔化腔下椎体，熔化腔下椎体与流 腔相连通，熔化腔上锥体的锥角小于熔化腔下锥体的锥角。 本实用新型具有以下优点 1)测试放热焊(铝热焊)接头的专用模具，通过运用试样型腔的椎体形状结构反 映试样的开裂倾向； 2)测试放热焊(铝热焊)接头的专用模具，通过此模具进行接头焊接测试，试验结果可用于接头材料开裂倾向分析，用以对焊剂成分进行调整。
图1是试验模具整体外观图 图2是开模状态试棒与模具位置 图3是图1的A-A向剖视图 图中1、模具盖，2、熔化腔，3、模具定位销，4、模具夹定位孔，5、流腔，6、试样型腔， 7、试棒通孔，8、熔化腔上椎体，9、熔化腔下椎体，10、试样型腔柱体，11、铜包钢材料试棒， 12、试样型腔椎体，13、开模面。
具体实施方式下面结合图1 图3对本实用新型作进一步说明 本实施例中的焊接模具包括模具体和设置在模具体上端的模具盖。在模具体内自 上而下依次布置有熔化腔2、流腔5和试样型腔6。模具为左右开模，石墨材质，开模面穿过 熔化腔2、流腔5和试样型腔6。 熔化腔2包括熔化腔上椎体8和熔化腔下椎体9，熔化腔2的两个椎体自上而下直
径线性减小，并且熔化腔上锥体8的锥角小于熔化腔下锥体9的锥角。 流腔5为一柱体，连通熔化腔2与试样型腔6。流腔5的上端与熔化腔下椎体9相连通。 试样型腔包括试样型腔柱体10和试样型腔椎体12，二者相互连通，试样型腔柱体 10与流腔5相连通，试样型腔椎体12与一水平试棒通孔7相连通，试样型腔椎体12的轴线 也为水平布置，与试棒通孔7的轴线重合，并且试样型腔椎体12与水平试棒通孔7连通端 的直径小于与试样型腔柱体10连通端的直径。 模具盖模具盖主要起排气和保护作用，避免熔融金属直接喷溅。 熔化腔熔化腔为模具主要反应部件，焊接剂(铝热剂)在其中进行反应形成熔融
态金属液体。
流腔流腔是模具中的引流部件，熔融态金属液体沿流腔平稳流入试样型腔。 试样型腔试样型腔是模具的成型部分，熔融态金属液体在试样型腔内与铜包钢 试棒结合，熔化试棒的表层，实现焊接。在试样型腔内形成的试样为椎体，充分体现试样金 属的开裂倾向。试样型腔由试样型腔椎体和试样型腔柱体两部分组成，试样型腔椎体与试 棒通孔相连，试棒型腔椎体锥角小于60度。 运用本实用新型时，将开合的模具沿图3中13开模面进行组合，模具两部分经图1 中定位销3定位组合，将图2中的铜包钢试棒按图2位置进行放置，试棒长度应在试棒放入 模具后有一定余量外露于模具外，试棒放置完毕后用模具夹在图1中模具夹定位孔4处将 模具锁死，以防止试验过程中模具分开，液体金属流出伤人，随后在图2中9熔化腔下椎体 处放置钢制挡片，其作用在于防止放热焊(铝热焊)焊剂从流腔漏出；随后在图1中熔化腔 内添加放热焊(铝热焊)焊剂及引燃剂，点火引燃后，焊剂在图1中熔化腔2内发生反应， 形成液态熔融金属，随后熔化钢制挡片，金属液体通过图1中的流腔5进入图1中的试样型 腔6，与图2中铜包钢试棒熔接，形成试样，待反应完全完毕后，试样静置几分钟开模，将接头试样从模具中取出在空气中冷却，放置20分钟后即可观察试验结果，在试棒与接头金属 接触最薄位置，即椎体接头顶端位置，如出现裂纹则配方尚需调整，如未出现裂纹，则表明 配方焊剂开裂倾向小。
权利要求一种放热焊接头裂纹试验用模具，包括模具体和设置在模具体上端的模具盖，所述的模具体为左右开模，模具体内包括熔化腔(2)、流腔(5)、试样型腔(6)和试棒通孔(7)，熔化腔(2)通过流腔(5)与试样型腔(6)相连通；其特征在于所述的试样型腔(6)包括相互连通的试样型腔柱体(10)和试样型腔椎体(12)两部分，所述的试样型腔柱体(10)与流腔(5)相连通，所述的试样型腔椎体(12)与试棒通孔(7)相连通。
2. 根据权利要求1所述的一种放热焊接头裂纹试验用模具，其特征在于所述的试样 型腔椎体(12)锥角小于60度。
专利摘要本实用新型涉及一种放热焊接头裂纹试验用模具，该模具可以用以测试放热焊接头冷却后开裂倾向测试。该模具包括模具体和设置在模具体上端的模具盖，模具体内包括熔化腔、流腔、试样型腔和试棒通孔。试样型腔包括相互连通的试样型腔柱体和试样型腔椎体两部分，试样型腔柱体与流腔相连通，试样型腔椎体与试棒通孔相连通。本实用新型是测试放热焊接头的专用模具，通过运用试样型腔的椎体形状结构反映试样的开裂倾向；通过此模具进行接头焊接测试，试验结果可用于接头材料开裂倾向分析，用以对焊剂成分进行调整。
文档编号B23K23/00GK201503365SQ20092022234
公开日2010年6月9日 申请日期2009年9月1日 优先权日2009年9月1日
发明者徐德录, 李现兵, 王立全, 聂京凯, 陈新, 陈玉成, 韩钰, 马光 申请人:中国电力科学研究院