一种用于真空钎焊的对接试棒及其焊接方法与流程

本发明涉及对接试棒的真空钎焊，具体为一种用于真空钎焊的对接试棒及其焊接方法。

背景技术：

为测试不同母材和不同钎料真空钎焊对接接头的常温拉伸、高温拉伸和高温持久等机械性能，需要先真空钎焊对接结构的焊接试棒，再将试棒进行机械加工成标准试样进行机械性能测试。

常规真空钎焊对接试棒采用平面对接和氩弧焊定位的结构，如图1所示，此结构在真空钎焊时主要有以下四个问题：1，试棒钎焊间隙无法精确控制；2，试棒焊后同轴度难以保证；3，氩弧焊定位焊点极易氧化真空钎焊待焊间隙内部，影响钎料的铺展填充；4，无钎料填加装置，钎料不易填加；并且，常规真空钎焊对接试棒在焊接后机械加工应力较大，会对真空钎焊的焊缝造成影响，进而影响机械性能数据的准确性，严重时机械加工应力过大会导致焊接试棒断裂。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于真空钎焊的对接试棒及其焊接方法，结构简单，操作方便，测试成本低，可广泛用于真空钎焊并且能提高后续机械加工成标准试样的成品率。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种用于真空钎焊的对接试棒，包括外径相等的凸形试棒和凹形试棒；凸形试棒的连接端成同心台阶轴状，台阶轴的直径比凸形试棒的外径小；凹形试棒的连接端成同心台阶孔状，凹形试棒的外径和台阶孔的直径比值为1.5～2，凹形试棒台阶孔的一端还设有与中心孔相连通的若干槽口，一部分槽口用于真空钎焊，剩下的槽口用于在真空钎焊过程中排气；

所述的凸形试棒台阶轴与凹形试棒台阶孔进行间隙配合，凹形试棒台阶孔的深度大于凸形试棒台阶轴的长度。

优选的，所述的凸形试棒的台阶轴插入凹形试棒的台阶孔后，台阶轴的台阶端面与凹形试棒的端面之间形成用于焊接的环形间隙。

优选的，所述的槽口为四个。

进一步，所述的槽口对称且均匀分布形成十字槽结构。

进一步，所述的十字槽结构的宽度和同心台阶孔直径的比值为0.1～0.5。

一种用于真空钎焊的对接试棒的焊接方法，基于上述任意一种用于真空钎焊的对接试棒，包括如下步骤，

步骤1，按照机械加工的要求选择能装配的凸形试棒和凹形试棒；

步骤2，将凸形试棒与凹形试棒通过凸形试棒的台阶轴与凹形试棒的台阶孔进行装配，并在凸形试棒与凹形试棒的接触处进行点焊定位；

步骤3，在凸形试棒与凹形试棒接触后的一部分槽口处涂注钎料；

步骤4，将涂注钎料的凸形试棒与凹形试棒抽真空后进行钎焊。

进一步，步骤2的点焊定位采用氩弧焊。

再进一步，步骤4抽真空后的真空压力不超过6×10^-2pa。

再进一步，步骤4在真空炉内抽真空。

再进一步，当所选的钎料为hbni82crsib时，步骤4在进行钎焊时，钎焊温度为1050℃，保温时间为10-15min。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明的对接试棒通过将凸形试棒的连接端设计成同心台阶轴状以及将凹形试棒的连接端设计成同心台阶孔状，将凸形试棒的台阶轴与凹形试棒的台阶孔进行间隙配合可以保证在后续装配焊接时凸形试棒和凹形试棒有确定的同轴度；同时，凹形试棒台阶孔的深度大于凸形试棒台阶轴的长度，凹形试棒台阶孔的一端设置有与中心孔相连通的若干槽口，能使凹形试棒与凸形试棒接触后，在凹形试棒槽口之外的端面部分与凸形试棒的台阶面接触处进行定位，凹形试棒的一部分槽口在真空钎焊时用来填加钎料，剩下的槽口用来在真空钎焊过程中排气，因此该接头结构定位焊点的位置和真空钎焊的位置得以分开，氩弧焊定位操作时便不再氧化真空钎焊待焊间隙内部，钎料可以顺利铺展填充。

进一步的，只要控制好凹形试棒台阶孔的深度与凸形试棒台阶轴的长度之差就能精确控制在后续装配焊接时凹形试棒和凸形试棒的钎焊间隙。

本发明的对接试棒焊接方法由凸形试棒的顶部与凹形试棒的底部进行对接，通过凸形试棒的同心台阶轴与凹形试棒的同心台阶孔进行装配提高了对接试棒装配后的同轴度；凹形试棒由于设置有与中心孔相连通的若干槽口，凸形试棒与凹形试棒在接触后留有若干槽口，在凸形试棒与凹形试棒接触的地方可以点焊定位，在一部分的槽口位置可以涂注钎料，因而定位焊点不会氧化真空钎焊待焊间隙内部，也不会影响钎料的铺展填充；由于凹形试棒增加了钎料槽，对接试棒焊接时钎料充足，而且真空钎焊的抽真空过程中，对接夹缝中的气体能快速从涂注钎料之外的槽口抽出，因此可提高对接试棒的焊接质量。本发明的方法操作方便，测试成本低，能提高后续机械加工成标准试样的成品率。

附图说明

图1为现有技术的真空钎焊接头结构示意图。

图2为本发明的凹形试棒示意图。

图3为图2的a向示意图。

图4为本发明的凸形试棒示意图。

图5为本发明焊接方法的焊接位置示意图。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

本发明的目的是提供一种能有效保证对接试棒的钎焊间隙及同轴度的真空钎焊接头结构，同时解决氩弧焊定位焊点极易氧化真空钎焊待焊间隙内部、影响钎料的铺展填充和无钎料填加装置、钎料不易填加的问题。

本发明的真空钎焊接头结构由外径相等的凸形试棒和凹形试棒组成，如图4和图2所示，凸形试棒的连接端设计成同心台阶轴状，台阶轴的直径b2比凸形试棒的外径小；凹形试棒的连接端设计成同心台阶孔状，凹形试棒的外径与台阶孔的直径b1比值为1.5～2，凹形试棒台阶孔的深度a1大于凸形试棒台阶轴的长度a2。凹形试棒台阶孔的一端还设有与中心孔相连通的若干槽口，如图3所示，一部分槽口用于真空钎焊，剩下的槽口用于在真空钎焊过程中排气。

凸形试棒的顶部与凹形试棒的底部进行对接，通过凸形试棒的同心台阶轴与凹形试棒的同心台阶孔进行间隙配合。这样的设置可以在后续装配焊接时凸形试棒和凹形试棒有确定的同轴度。同时，凹形试棒台阶孔的深度大于凸形试棒台阶轴的长度，凹形试棒台阶孔的一端设置有与中心孔相连通的若干槽口，能使凹形试棒与凸形试棒接触后，在凹形试棒槽口之外的端面部分与凸形试棒的台阶面接触处进行定位，凹形试棒的一部分槽口在真空钎焊时用来填加钎料，剩下的槽口用来在真空钎焊过程中排气，因此该接头结构定位焊点的位置和真空钎焊的位置得以分开，氩弧焊定位操作时便不再氧化真空钎焊待焊间隙内部，钎料可以顺利铺展填充。

凹形试棒台阶孔的深度与凸形试棒台阶轴的长度之差为凹形试棒和凸形试棒的钎焊间隙，凸形试棒的台阶轴插入凹形试棒的台阶孔后，台阶轴的台阶端面与凹形试棒的端面之间形成用于焊接的环形间隙，只要控制好凹形试棒台阶孔的深度与凸形试棒台阶轴的长度之差就能精确控制在后续装配焊接时凹形试棒和凸形试棒的钎焊间隙。

本优选实施例中的槽口为四个，四个槽口对称且均匀分布形成十字槽结构，十字槽结构的宽度可根据凹形试棒台阶孔的直径灵活调整，十字槽宽度和同心台阶孔直径的比值为0.1～0.5；比如，当凹形试棒台阶孔的直径为10～12mm时中心孔处可加工一个2.5～3mm宽的十字槽。本实施例中的十字槽宽度为3mm，如图3所示。

根据对上述真空钎焊接头结构的描述，该接头结构的具体焊接方法包括如下步骤，

步骤1，按照机械加工的具体要求选择能装配的凸形试棒和凹形试棒；

步骤2，将凸形试棒与凹形试棒通过凸形试棒的台阶轴和凹形试棒的台阶孔进行装配，并在凸形试棒与凹形试棒的接触处进行氩弧焊点焊定位，在凸形试棒与凹形试棒接触后的一部分槽口处进行钎料涂注，具体定位和钎料涂注的位置如图5所示；

步骤3，将涂注钎料的凸形试棒与凹形试棒放在真空炉内抽真空，保持真空炉内压力数值不超过6×10^-2pa，凸形试棒与凹形试棒对接夹缝中的气体可通过步骤2中未涂注钎料的槽口排出，将真空炉加热至钎料的钎焊温度时，涂注的钎料熔化并铺满和填充到整个凸形试棒与凹形试棒之间的区域，保温对应的时间后降温，至此焊接工作完成；当所选的钎料为hbni82crsib时，所述的钎焊温度为1050℃，对应的保温时间为10-15min。

经过上述真空钎焊的接头结构可按标准要求的试棒尺寸进行机械加工和后续的机械性能测试环节。

本发明的对接试棒焊接方法通过凸形试棒的同心台阶轴与凹形试棒的同心台阶孔进行装配提高了对接试棒装配后的同轴度；由于凹形试棒增加了钎料槽，对接试棒焊接时钎料充足，而且真空钎焊的抽真空过程中，对接夹缝中的气体能快速从涂注钎料之外的槽口抽出，因此可提高对接试棒的焊接质量。本发明的方法操作方便，测试成本低，可广泛用于真空钎焊并能提高后续机械加工成标准试样的成品率。