一种降低异质钎焊接头残余应力的方法技术

本发明专利技术属于焊接技术领域，涉及一种降低异质钎焊接头残余应力的方法。本发明专利技术在钎焊接头降低到某个温度时，通过先升温处理，产生微塑性变形及微析出，消减残余应力，再次降温，产生残余应力，再通过升温消减应力，在循环过程中降低接头温度，同时消减接头的残余应力。本发明专利技术深冷循环处理通过（0.1~0.4）T和

【技术实现步骤摘要】
一种降低异质钎焊接头残余应力的方法


[0001]本专利技术属于焊接
，涉及一种降低异质钎焊接头残余应力的方法。

技术介绍

[0002]异质材料钎焊接头钎焊完成后，收缩量小的异质材料会阻止收缩量大的异质材料继续收缩，此时缩量大的异质材料会受到沿钎焊界面方向的拉应力，收缩量小的异质材料会受到沿钎焊界面方向的压应力，因此钎焊接头焊接后容易在界面上产生较大的残余应力，导致接头出现裂纹或其他类型的缺陷，从而降低结合强度和使用寿命。
[0003]再者，接头在冷却过程中，由于冷却不均和线膨胀系数不同导致的变形不均和相变变形会产生残余应力，大大降低了接头的强度和抗应力断裂能力，所以急需提出一种能够降低接头残余应力，提高接头综合性能的新型冷却处理方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种大幅度降低异质钎焊接头残余应力的方法。
[0005]本专利技术的目的可通过下列技术方案来实现：一种降低异质钎焊接头残余应力的方法，所述方法包括钎焊，钎焊包括升温、保温、冷却循环处理，冷却循环处理包括：降温、保温、升温、保温的至少2次循环，且降温后的温度不高于前一次冷却循环中降温后的温度，升温后的温度不高于前一次冷却循环中升温后的温度。
[0006]在上述的一种降低异质钎焊接头残余应力的方法中，冷却循环处理过程中，第一次冷却循环中降温后的温度为（0.5~0.7）Ts，升温后的温度为（0.7~0.9）Ts，最后一次冷却循环中降温后的温度为（0.1~0.2）Ts，升温后的温度为（0.15~0.3）Ts，Ts为钎料的固相线温度。
[0007]相比于传统降温处理方式，接头在冷却过程中，由于冷却不均和相变等导致组织结构畸变使接头产生大量残余应力，本专利技术冷却循环处理中在接头降低到某个温度时，通过先升温处理，增加组织中固溶元素的扩散驱动力，促进结构中微塑性变形及微析出过程的发生，能够释放组织内部由于冷却和元素固溶导致结构畸变产生的残余应力，增加结构稳定性，再次降温后，产生的残余应力，通过再升温消减应力，在循环过程中逐步降低接头温度，达到消减接头残余应力的目的。
[0008]作为优选，冷却循环处理过程中，第一次冷却循环中降温后的温度为（0.6~0.7）Ts，再升温后的温度为（0.8~0.9）Ts：最后一次冷却循环中降温后的温度为（0.1~0.2）Ts，升温后的温度为（0.2~0.3）Ts。
[0009]在上述的一种降低异质钎焊接头残余应力的方法中，冷却循环处理后还包括深冷循环处理，所述深冷循环处理包括降温、保温、升温、保温的至少2次循环，深冷循环处理中降温后的温度为T1，升温后的温度为T2，T1范围为
‑
（75~150）℃，T2范围为（0.2~0.3）Ts，最后一次循环中降温至T1后保温、升温至室温或最后一次循环结束后降温至室温，Ts为钎料的
固相线温度。
[0010]作为优选，冷却循环处理中、深冷循环处理中的降温速率均为5~20℃/min。
[0011]作为优选，冷却循环处理中、深冷循环处理中的保温时间均为1~5h。冷却循环处理或深冷循环处理中的单次循环的两次保温时间可以相同，也可以不相同。
[0012]作为优选，冷却循环处理中、深冷循环处理中的升温速率均为5~20℃/min。
[0013]本专利技术深冷循环处理通过（0.1~0.4）Ts和
‑
（75~150）℃之间的升降温循环处理，由热胀冷缩效应产生的不均匀变形使组织中可动位错消弭，固定位错纠缠、增值，消减组织内部的残余应力。
[0014]本专利技术通过两阶段的冷却处理可以大幅减少钎焊接头残余应力，提高接头的强度和抗应力断裂能力。
[0015]在上述的一种降低异质钎焊接头残余应力的方法中，钎焊具体包括利用钎料将第一母材和第二母材钎焊连接，钎焊连接满足以下计算公式：其中α1为第一母材膨胀系数，T为钎焊接头焊接温度，σ1为施加平行于第一母材钎焊界面的应力，E1为第一母材弹性模量,α2为第二母材膨胀系数，σ2为施加平行于第二母材钎焊界面的应力，E2为第二母材弹性模量, t为室温。
[0016]作为优选，。
[0017]进一步优选，。
[0018]更进一步优选，。
[0019]室温20℃条件下，异质材料的第一母材和第二母材具有相同的长度L，两者具有不同的线膨胀系数，第一母材的线膨胀系数为α1，第二母材的线膨胀系数为α2，α1大于α2，钎焊时，第一母材和第二母材被加热到钎焊温度T，此时两者的线膨胀量分别为ΔL1/L=α1×
（T
‑
20），ΔL2/L =α2×
（T
‑
20），ΔL1/L大于ΔL2/L，加入钎料钎焊完成后，第一母材和第二母材形成一个整体接头，当冷却到室温，两者理论上需要分别产生线收缩量ΔL1/L =α1×
（T
‑
20），ΔL2/L =α2×
（T
‑
20），但焊后第一母材和第二母材形成一个整体，收缩量小的第二母材会阻止第一母材继续收缩，此时第一母材会受到沿钎焊界面方向的拉应力，第二母材会受到沿钎焊界面方向的压应力，因此钎焊接头焊接后会产生残余应力。本专利技术在加热时对弹性模量为E1的第一母材和弹性模量为E2的第二母材施加预应力σ1和预应力σ2。第一母材的线变形量为ΔL1/L =α1×
（T
‑
20）+σ1/E1，预应力σ1为压应力，使线变形量ΔL1/L减少。第二母材的线变形量为ΔL2/L =α2×
（T
‑
20）+σ2/E2，预应力σ1为拉应力，使线变形量ΔL2/L增加，最
后通过控制，使两者的线变形量接近，从而达到降低接头焊接后的残余应力的目的。
[0020]作为优选，当σ1=0时，钎焊连接满足以下计算公式：。
[0021]作为优选，当σ2=0时，钎焊连接满足以下计算公式：。
[0022]由于在加热时对弹性模量为E1的第一母材和弹性模量为E2的第二母材施加预应力σ1和预应力σ2操作具有一定难度，本专利技术还可以通过在加热时对其中一个母材进行施加应力，使得两者的线变形量接近，实现降低接头焊接后的残余应力的目的。
[0023]在上述的一种降低异质钎焊接头残余应力的方法中，钎料包括镍基、铜基、银基、铝基、锌基和锡基钎料中的至少一种。
[0024]在上述的一种降低异质钎焊接头残余应力的方法中，第一母材包括碳钢、合金钢、铝合金、铜合金中的至少一种。
[0025]在上述的一种降低异质钎焊接头残余应力的方法中，第二母材包括硬质合金、陶瓷、碳钢、合金钢、铜合金中的至少一种。
[0026]作为优选，第一母材为碳钢时，第二母材为硬质合金、陶瓷、合金钢、铜合金中的一种。
[0027]作为优选，第一母材为合金钢时，第二母材为硬质合金、陶瓷、碳钢、铜合金中的一种。
[0028]作为优选，第一母材为铝合金时，第二母材为硬质合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种降低异质钎焊接头残余应力的方法，所述方法包括钎焊，钎焊包括升温、保温、冷却循环处理，其特征在于，冷却循环处理包括：降温、保温、升温、保温的至少2次循环，且降温后的温度不高于前一次冷却循环中降温后的温度，升温后的温度不高于前一次冷却循环中升温后的温度。2.根据权利要求1所述的降低异质钎焊接头残余应力的方法，其特征在于，冷却循环处理过程中，第一次冷却循环中降温后的温度为（0.5~0.7）Ts，升温后的温度为（0.7~0.9）Ts，最后一次冷却循环中降温后的温度为（0.1~0.2）Ts，升温后的温度为（0.15~0.3）Ts，Ts为钎料的固相线温度。3.根据权利要求2所述的降低异质钎焊接头残余应力的方法，其特征在于，冷却循环处理过程中，第一次冷却循环中降温后的温度为（0.6~0.7）Ts，升温后的温度为（0.8~0.9）Ts，最后一次冷却循环中降温后的温度为（0.1~0.2）Ts，升温后的温度为（0.2~0.3）Ts。4.根据权利要求1所述的降低异质钎焊接头残余应力的方法，其特征在于，冷却循环处理后还包括深冷循环处理，所述深冷循环处理包括降温、保温、升温、保温的至少2次循环，深冷循环处理中降温后的温度为T1，升温后的温度为T2，T1范围为
‑
（75~150）℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙伟民，钟素娟，宋晓国，傅玉灿，张雷，纠永涛，罗灵杰，贾连辉，郭鹏，郑永光，
申请(专利权)人：郑州机械研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：