专利名称：一种具有选择性润湿效应的感应钎焊温度场控制方法
技术领域：
本发明涉及一种具有选择性润湿效应的感应钎焊温度场控制方法，主要用于异质材料接头的钎焊连接，属于焊接技术领域。
背景技术：
感应钎焊在制造金刚石和硬质合金工具以及钢、铜合金、不锈钢、高温合金等方面都有广泛的应用，具有加热速度快、生产效率高、可进行局部加热等特点。但是在感应钎焊异质材料接头时，由于加热速度较快，钎料在异质焊接母材润湿 性存在差异，这种差异往往使得钎料在一侧润湿性极好，而在另一侧润湿性较差，这种不均衡润湿导致接头出现焊合率不高、机械强度低等问题。硬质合金刀具的钎焊制造属于异质材料连接，感应钎焊法连接硬质合金与刀具基体已获得广泛应用。专利(01136997. 3)报道一种硬质合金钎焊方法，采用银基或铜基钎料钎焊硬质合金与合金基体。专利(申请号200810045993. 9)公开一种采用银基或铜基钎料配合缓冲层钎焊制备硬质合金刀具的焊接方法。专利(申请号201010551063. 8)也公布了一种用于钎焊硬质合金刀具的银基高温钎料制备方法以及钎焊方法。但硬质合金刀具的钎焊过程中仍存在以下问题由于硬质合金与钢基体物理化学属性不同，钎料在两种基体上润湿性出现较大差异。硬质合金为粉末冶金烧结制品，本身疏松多孔，且基体为碳化物(WC，TiC, TaC, NbC和VC等)。钎料在碳化物上表现出较好的润湿性，加上硬质合金多孔的特性，液态钎料很容易由于毛细作用，从而使钎料大量熔渗吸入硬质合金内部，导致钎料在钢一侧基体润湿铺展较差，接头焊缝焊合率低，接头质量差。
发明内容
本发明的目的正是为了解决现有技术中感应钎焊异质材料接头时，钎料在异种母材基体润湿性不同导致无法获得完好焊件的问题，而提供一种通过对钎焊温度场的控制改善钎料润湿性差异的方法——具有选择性润湿效应的感应钎焊温度场控制方法。本发明的目的可通过下述技术措施来实现。本发明的控制方法通过钎焊温度场的控制使钎料产生选择性润湿的效果，改善钎料在异种母材表面不均衡润湿性，从而提高接头质量。在润湿性较好的一侧母材施加一个开有通孔的铜合金夹具，形成冷却系统，使得钎焊过程中这一侧温度低于另一侧温度20^500C，形成具有一定梯度的温度场，提高接头焊合率和机械性能。具体讲，本发明的控制方法包括如下步骤
a、进行工件焊前清洗，在接头焊接区域预置焊料和焊剂的涂覆以及工件的装配；
b、将待焊工件焊接区域放置于高频感应钎焊机感应加热线圈中心部位；
C、通过螺栓螺母紧固的方式将铜合金冷却夹具夹持在需要降低钎焊温度的母材一
端;
d、启动高频感应钎焊机电源，同时打开装卡在工件上的冷却夹具开关，调节冷却介质流量，并加热待焊工件5 40s ;使得钎焊过程中硬质合金侧温度低于钢基体侧温度2(T50°C，形成具有梯度的温度场；
e、待钎料熔化、铺展后，保温5 30s，完成焊接，关闭感应焊机电源，关闭冷却夹具循环系统，待工件冷却，取出工件。本发明所述的具有选择性润湿效应的感应钎焊温度场控制方法适用于异质材料接头的感应钎焊制造，尤其是钎料在两种焊接母材表现出明显润湿性差异的异质接头的钎焊。本发明所述的铜合金夹具为纯铜或高导热铜合金加工而成；设置在铜合金夹具上的通水孔直径为5 20_，两端端口与循环管道连接，并在循环管道中设置有控制调节流量大小的流量阀。本发明所述的冷却介质可以为水，也可以为惰性气体。 本发明的有益效果如下
(I)解决了感应钎焊异种材料接头时，由于钎料的润湿性差异导致接头焊合率低，质量不高的问题。通过在钎料润湿性较好的一侧母材上施加冷却系统，使得这一侧钎焊温度略低于另一侧，改善了钎料的润湿不均衡性，获得高焊合率和高结合强度的接头；
(2 )方法简单，高效，成本低，易于自动化生产。
图I是基于硬质合金刀具制造的感应钎焊温度场控制方法示意图。图2是黄铜与不锈钢管对接感应钎焊温度场控制方法示意图。图中1——铜合金夹具,2——通水孔，3——感应加热线圈,4——硬质合金，
5—钎焊焊片，6—钢基体(65Mn钢)，I——不锈钢管，8——纯铜管。
具体实施例方式本发明以下将结合实施例(附图)作进一步描述
本发明的控制方法包括如下步骤
a、进行工件焊前清洗，在接头焊接区域预置焊料和焊剂的涂覆以及工件的装配；
b、将待焊工件焊接区域放置于高频感应钎焊机感应加热线圈中心部位；
C、通过机械紧固的方式将铜合金冷却夹具夹持在需要降低钎焊温度的母材一端；
d、启动高频感应钎焊机电源，同时打开装卡在工件上的冷却夹具开关，调节冷却介质流量，并加热待焊工件5 40s ;使得钎焊过程中硬质合金侧温度低于钢基体侧温度2(T50°C，形成具有梯度的温度场；
e、待钎料熔化、铺展后，保温5 30s，完成焊接，关闭感应焊机电源，关闭冷却夹具循环系统，待工件冷却，取出工件。本发明所述的具有选择性润湿效应的感应钎焊温度场控制方法适用于异质材料接头的感应钎焊制造，尤其是钎料在两种焊接母材表现出明显润湿性差异的异质接头的钎焊。本发明所述的铜合金夹具为纯铜或高导热铜合金加工而成；设置在铜合金夹具上的通水孔直径为5 20_，两端端口与循环管道连接，并在循环管道设置有控制调节流量大小的流量阀。本发明所述的冷却介质可以为水，也可以为惰性气体。实施例I
硬质合金锯片的感应钎焊制造
1.清洗的待焊工件4为硬质合金YG8，6为钢基体(65Mn钢)，采用对接接头，分别在硬质合金和65Mn钢焊接表面涂覆焊剂并预置钎焊焊片(银基焊片)5 ；
2.将硬质合金4、钎焊焊片5和65Mn钢6按图I所示顺序装配后并装卡在高频感应钎焊设备的感应加热线圈3中心位置；
3.将硬质合金夹持在铜合金冷却夹具I内并机械紧固；所述的铜合金夹具为纯铜或高导热铜合金加工而成；设置在铜合金夹具上的通水孔2直径为10mm，两端端口与循环管道 连接，并在循环管道设置有控制调节流量大小的流量阀；
4.启动高频感应钎焊机电源，同时打开铜合金夹具I上的通水阀(流量阀)，调节水流量10L/min，并加热待焊工件20s ;使得钎焊过程中硬质合金侧温度低于钢基体侧温度2(T50°C，形成具有梯度的温度场；
5.加热至预定钎焊温度，待钎料熔化后保温10秒，完成焊接，关闭通水阀，待焊件自然冷却至室温。按上述方法一次将每个硬质合金锯齿钎焊，即得到硬质合金锯片。通过采用本发明所述的控制方法，使钎焊过程中硬质合金侧温度场与钢基体侧相比稍低20°C，有效抑制了钎料向硬质合金基体内部的钎料钻缝现象，钎焊的工件成型美观，钎料在钢基体和硬质合金润湿均匀，钎角圆滑，提高了焊缝焊合率，接头强度高，使用寿命明显延长。实施例2
铜与不锈钢的感应钎焊
1.清洗的待焊工件7为lCrl8Ni9Ti不锈钢管，8为纯铜管，采用对接接头，分别在铜和不锈钢管焊接表面涂覆焊剂并预置钎焊焊片(银基焊片)5 ；
2.将铜管、焊片和不锈钢管按图2所示顺序装配后并装卡在高频感应钎焊设备的感应加热线圈3中心位置；
3.将不锈钢管紧固在铜合金冷却夹具I内；所述的铜合金夹具为纯铜或高导热铜合金加工而成；设置在铜合金夹具上的通水孔2直径为20mm，两端端口与循环管道连接，并在循环管道设置有控制调节流量大小的流量阀；
4.启动高频感应钎焊机电源，同时打开冷却夹具I上的通水阀(流量阀)，调节水流量20L/min，并加热待焊工件20s ;使得钎焊过程中硬质合金侧温度低于钢基体侧温度2(T50°C，形成具有梯度的温度场；
5.加热至钎料熔化后保温10秒，完成焊接，关闭通水阀，待焊件自然冷却至室温。按上述方法完成纯铜与不锈钢管的对接钎焊。铜与不锈钢的感应钎焊，由于铜导热性能好，钎焊时铜一侧温度场往往低于不锈钢侧，造成钎料优先在不锈钢侧铺展，在铜侧铺展欠佳。通过采用本发明所述的控制方法，使钎焊过程中不锈钢侧温度场与铜基体侧相比稍低30°C，改善钎料润湿不均衡性，钎焊的工件成型美观，提高了焊缝焊合率，接头强度高。
权利要求
1.一种具有选择性润湿效应的感应钎焊温度场控制方法，其特征在于所述控制方法包括如下步骤 a、进行工件焊前清洗，在接头焊接区域预置焊料和焊剂的涂覆以及工件的装配； b、将待焊工件焊接区域放置于高频感应钎焊机感应加热线圈中心部位； C、通过螺栓螺母紧固的方式将铜合金冷却夹具夹持在需要降低钎焊温度的母材一端; d、启动高频感应钎焊机电源，同时打开装卡在工件上的冷却夹具开关，调节冷却介质流量，并加热待焊工件5 40s，使得钎焊过程中硬质合金侧温度低于钢基体侧温度2(T50°C，形成具有梯度的温度场； e、待钎料熔化、铺展后，保温5 30s，完成焊接，关闭感应焊机电源，关闭冷却夹具循环系统，待工件冷却，取出工件。
2.根据权利要求I所述的控制方法，其特征在于所述的控制方法适用于异质材料接头的感应钎焊制造，尤其是钎料在两种焊接母材表现出明显润湿性差异的异质接头钎焊。
3.根据权利要求I所述的控制方法，其特征在于所述的铜合金夹具为纯铜或高导热铜合金加工而成；设置在铜合金夹具上的通水孔直径为5 20mm，两端端口与循环管道连接，并在循环管道中设置有控制调节流量大小的流量阀。
4.根据权利要求I中所述的控制方法，其特征在于所述的冷却介质为水或惰性气体。
全文摘要
本发明公开了一种具有选择性润湿效应的感应钎焊温度场控制方法，包括以下步骤工件焊前清洗，接头焊接区域预置焊料和焊剂的涂覆以及工件的装配；将待焊工件焊接区域放置于高频感应钎焊机感应圈中心部位；通过机械紧固的方式将铜合金冷却夹具夹持在需要降低钎焊温度的母材一端；启动高频感应钎焊机电源，同时打开装卡在工件上的冷却夹具开关，调节冷却介质流量，并加热待焊工件5~60s；待钎料熔化、铺展后，保温5~30s，完成焊接，关闭感应焊机电源，关闭冷却夹具循环系统，待工件冷却，取出工件。本发明可以通过对接头母材两端梯度温度场的控制，使得钎料润湿性较好的一侧母材温度低于另一侧温度20~50℃，改善钎料在母材基体的润湿差异，提高接头焊合率和接头性能。
文档编号B23K1/19GK102784986SQ20121031768
公开日2012年11月21日 申请日期2012年8月31日 优先权日2012年8月31日
发明者丁天然, 佘春, 刘文明, 张雷, 朱坤, 李秀朋, 沈元勋, 王星星, 鲍丽, 龙伟民 申请人:郑州机械研究所