一种预测低熔点元素调控钎焊接头力学性能的方法技术

本发明专利技术公开一种预测低熔点元素调控钎焊接头力学性能的方法，包括以下步骤：第1步：确定钎焊接头所用的钎料、母材材质；第2步：测定钎料中各低熔点元素的含量WM％(质量分数)；第3步：确定钎料熔化温度区间ΔTM；第4步：将第2步不同低熔点元素的含量WM％扩大100倍和第3步的熔化温度区间数据ΔTM，代入预测数学模型SJ：第5步：根据上述第4步的数值大小判定钎焊接头的力学性能，数值越小钎焊接头力学性能越好，反之力学性能越差。本发明专利技术借助钎料熔化温度区间、低熔点元素含量、数学模型相结合，能够快速、高效、准确预测低熔点元素调控钎焊接头力学性能。

A method for predicting the mechanical properties of brazed joints with low melting point elements

The invention discloses a method for predicting the mechanical properties of brazed joints of low melting point elements control, which comprises the following steps: step first: determine the solder brazing joints of parent material; the second step: the determination of WM% content of the low melting point metal in the solder (mass fraction); the third step: determine the melting temperature range. TM; the fourth step: the melting temperature range data delta TM WM% content second different low melting point elements expand 100 times and the third step, into the mathematical model for predicting SJ: step fifth: according to the mechanical properties of the numerical size of the above fourth steps of determining the number of solder joints, the smaller the better mechanical properties of braze welding head, and vice versa the mechanical performance is poor. With the help of melting temperature range, low melting point element content and mathematical model, the present invention can predict the mechanical properties of brazing joints quickly, efficiently and accurately.

【技术实现步骤摘要】
一种预测低熔点元素调控钎焊接头力学性能的方法
：本专利技术属于钎焊接头性能评定领域，具体涉及一种低熔点元素调控钎焊接头力学性的预测方法。
技术介绍
：钎料接头力学性能作为评价钎焊工艺和应用的一项重要指标，其优劣直接影响钎料使用、钎焊接头的质量和性能，进而影响钎焊件的使用寿命和可靠性。因此，钎焊接头的力学性能是评定钎料使用性的关键问题之一。低熔点元素(熔点低于350℃)，具有降低钎料熔化温度、改善钎料润湿性的有益作用，对于硬钎料(熔点高于450℃)来说，添加一定量的低熔点元素，可有效提高硬钎料的填缝能力，调控钎缝组织，获得高质量、性能优异的钎焊接头，进一步拓宽硬钎料的应用范畴。国标GB/T11363-2008《钎焊接头强度试验方法》，规范了测定钎焊接头强度的尺寸标准、拉伸或剪切试样，需要按照标准选材、加热钎焊、试样冷却、加工标准试样、强度试验，根据软件的载荷位移曲线，计算不同材质钎焊接头的力学性能。专利CN201410071437.4，公开了一种包括力产生采集转换、微观图像放大采集传输和数据显示及处理装置的钎焊接头力学性能测试方法，数据准确，但需焊接大量接头、抗拉强度或抗剪强度测试、图像处理分析等，成本高、效率低，可行性较差。CN201410351317.X，通过数据分析软件中的载荷-位移曲线，确定试样的界面断裂能、最大载荷，测定T形钎焊接头的力学性能，该方法可解决钎焊板翅结构力学性能测试的缺陷，但需要大量的试验数据(钎焊接头、载荷、位移、数学模型建立及求解等)，具有较大的局限性。CN201510056491.6，借助熔合比、能量非对称分布率、抗拉极限强度，建立异种激光焊接接头力学性能的数学模型，为镍基合金/304奥氏体不锈钢的连接、能量非对称分布率的选择提供一种可行性方法，但是需要多次精度检验、能量非对称分布率最优化计算，数据庞大、效率低下。CN201010173763.8，公开了一种基于人工神经网络的Q345焊接接头力学性能预测方法，借助焊接电流、电压和焊接速率与抗拉强度、屈服强度、断面收缩率和延伸率数据，建立焊接工艺参数和接头力学性能之间的映射关系，利用人工神经网络模型对焊接接头力学性能进行预测，该方法的不足是样本数据不同，神经网络模型不同，接头性能预测将发生变化，局限性较大。CN201611178243.X，通过钎焊棒料、均质棒料、拉伸试验、母材和钎缝弹性模量测定等工序和试验数据，绘制钎缝强化曲线，该方法的缺点是试验数据多，强化曲线绘制的精确度不高，从而影响钎缝力学性能预测的准确性。
技术实现思路
：针对现有技术的缺点和不足之处，本专利技术借助钎料熔化温度区间、低熔点元素含量、数学模型相结合，提供一种预测低熔点元素调控钎焊接头力学性能的方法，能够快速、高效、准确预测低熔点元素调控钎焊接头力学性能。为实现上述目的，本专利技术的采用以下技术方案：、一种预测低熔点元素调控钎焊接头力学性能的方法，包括以下步骤：第1步：确定钎焊接头所用的钎料、母材材质；第2步：测定钎料中各低熔点元素的含量WM％(质量分数)；第3步：确定钎料熔化温度区间ΔTM；第4步：将第2步不同低熔点元素的含量WM％扩大100倍和第3步的熔化温度区间数据ΔTM代入预测数学模型SJ：其中预测数学模型如下：这里，n＝1、2、3......分别代表钎料中含有一种、两种、三种......低熔点元素；第5步：根据上述第4步的数值大小判定钎焊接头的力学性能，数值越小钎焊接头力学性能越好，反之力学性能越差。进一步，本专利技术所述第2步低熔点元素是In、Ga、Sn、Rb、P中的任意一种或两种及以上。进一步，本专利技术In、Ga、Sn、Rb、P的质量百分比分别不超过15.5％、6.5％、25％、1.2％、0.9％。进一步，本专利技术所述钎焊接头所用的钎料为熔化温度高于450℃的硬钎料。进一步，本专利技术所述钎料为银基、铜基、镍基钎料中的任意一种。进一步，本专利技术权利要求书1所述母材材质为奥氏体不锈钢、碳钢、黄铜。本专利技术具有如下优点及有益效果：1)通过大量试验数据，创新性的建立了预测钎焊接头力学性能的数学模型，仅需低熔点元素含量和钎料熔化温度区间，即可对比不同含量低熔点元素对钎焊接头力学性能的影响规律，方法简单、可行；2)本专利技术提供的方法无需开展任何力学性能试验，大幅度减少试验工作量、提高工作效率；3)与传统钎焊接头力学性能试验或预测或计算方法相比，本专利技术提供的方法不需购买接头力学性能试验设备，无需借助任何制图软件或计算机系统，大幅度降低试验成本。4)所构建的钎焊接头力学性能预测数学模型，仅根据数值大小即可判定，低熔点元素对钎焊接头抗拉强度或抗剪强度的影响幅度，数值计算准确度高。5)本专利技术成功构建熔化温度区间、低熔点元素含量与钎焊接头力学性能预测之间的统一关系式，为研究钎焊接头力学性能评价提供理论依据。具体实施方式：实施例1：一种预测Sn元素调控钎焊接头力学性能(银钎料，AgCuZnSn，Sn含量小于6.5％；感应钎焊，钎焊温度805～825℃，时间48～50s)的方法，其包括以下步骤：第1步：确定钎焊接头所用的钎料类别、母材材质；第2步：采用XRF-1800型X射线荧光光谱仪(XRF)测定钎料中Sn元素的含量WM％(质量分数)第3步：利用STA449F3型热分析仪(DSC)确定银钎料熔化温度区间ΔTM；第4步：将第2步不同低熔点元素的含量WM％扩大100倍和第3步的熔化温度区间数据ΔTM代入预测数学模型SJ。由于钎料中只含有一种元素Sn，故n＝1。第5步：判定Sn元素对钎焊接头力学性能(抗拉强度或抗剪强度)的影响规律，数值越小抗拉强度或抗剪强度越高，反之力学性能越差。为了验证本专利技术预测方法的准确性，以230mg的AgCuZnSn钎料为焊料、60mm×25mm×2.5mm的304不锈钢为母材，利用GP-35感应加热设备对钎料、母材进行加热、保温、冷却；然后MTS万能电子拉伸试验机测试接头的抗拉强度(用σb表示)，与本专利技术的预测计算结果进行对比。具体数据如表1所示：根据表1可知，随着Sn含量增加，SJ值先减小后增大，说明钎焊接头的抗拉强度先升高后降低；试验结果表明，随着Sn含量增加，AgCuZnSn钎料感应钎焊304不锈钢接头的抗拉强度先升高后降低，试验结果与本专利技术预测结果相吻合。实施例2：一种预测In元素调控钎焊接头力学性能(银钎料，AgCuZnIn，In含量小于5％；感应钎焊，钎焊温度805～820℃，时间48s)的方法，其步骤与实施例1相同。为了验证本专利技术预测方法的准确性，以215mg的AgCuZnIn钎料为焊料、60mm×25mm×2.5mm的316不锈钢为母材，利用GP-35感应加热设备对钎料、母材进行加热、保温、冷却；然后MTS万能电子拉伸试验机测试接头的抗拉强度(用σb表示)，与本专利技术的预测计算结果进行对比。具体数据如下表2所示：根据表2可知，随着In含量增加，SJ值逐渐减小，说明接头的抗拉强度逐渐升高；试验结果表明，随着In含量增加，AgCuZnIn钎料感应钎焊316不锈钢接头的抗拉强度逐渐升高，试验结果与本专利技术预测结果相吻合。实施例3：一种预测Ga元素调控钎焊接头力学性能(银钎料，AgCuZnGa，Ga含量小于6％；感应钎焊，钎焊温度805～825℃，时间45本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种预测低熔点元素调控钎焊接头力学性能的方法，其特征在于：包括以下步骤：第1步：确定钎焊接头所用的钎料、母材材质；第2步：测定钎料中各低熔点元素的含量WM％(质量分数)；第3步：确定钎料熔化温度区间ΔTM；第4步：将第2步不同低熔点元素的含量WM％扩大100倍和第3步的熔化温度区间数据ΔTM代入预测数学模型SJ：其中预测数学模型如下：

【技术特征摘要】
1.一种预测低熔点元素调控钎焊接头力学性能的方法，其特征在于：包括以下步骤：第1步：确定钎焊接头所用的钎料、母材材质；第2步：测定钎料中各低熔点元素的含量WM％(质量分数)；第3步：确定钎料熔化温度区间ΔTM；第4步：将第2步不同低熔点元素的含量WM％扩大100倍和第3步的熔化温度区间数据ΔTM代入预测数学模型SJ：其中预测数学模型如下：

【专利技术属性】
技术研发人员：王星星，彭进，薛鹏，崔大田，孙国元，
申请(专利权)人：华北水利水电大学，
类型：发明
国别省市：河南,41