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铜构件硬钎焊工艺的研究
通过实验掌握铜结构的钎焊工艺方法。比较采用黄铜钎料的焊接工艺和采用自钎剂钎料的焊接工艺的特点。掌握高频感应钎焊设备的使用、试件的装配、焊接时加热的控制、钎剂和钎料的施加方法等基本技能。观察和分析铜钎焊的接头组织,比较接头间隙对钎焊质量的影响。
一.实验设备与材料
高频感应加热没备,2套
钢锯、细锉刀,各3件
虎钳,2台
体视显微镜,3台
金相显微镜,3台
玻璃板,3块
金相砂纸,由粗到细,若干
直口钳,3把
长镊子,3把
钎剂,硼砂-硼酸混合钎剂,1000g
铜管,内径10mm,壁厚1mm,5 米。实验时由学生用钢锯截成长80mm长度。
圆铜棒,直径10mm , 5米。预先按图加工。
丙酮, 1000毫升
医用托盘,6只
电吹风器,3只
有色保护眼镜,6只
二.安全注意
1腐蚀试件时,严格注意按照酸、碱水溶液的配制程序进行
2试件腐蚀时必须在具有良好通风设备的专用间进行
3若有酸、碱溶液溅入眼中,立即用大量的清水冲洗
4高频加热时必须要注意开水冷,不允许空载
5试件切割、加工时注意工具的安全使用
6高温物体严禁用手触摸
三.实验程序:
1 试件准备
直径10mm、壁厚1mm纯铜管截成80mm长,直径10mm圆铜棒截成如图所示的形状。
用锉刀修去铜管和圆棒边缘毛刺并略微倒角,以便装配。
用锉刀将一组圆铜棒修整,使其直径为9mm左右,与铜管之间形成较大的间隙。数量每组2对。
试件采用丙酮清洗,清除表面的油污。放入医用托盘待用。
黄铜钎料丝,直径1~2mm;铜磷、铜银自钎剂钎料丝,直径1~2mm。用丙酮清洗,清除表面油污。
2 钎剂准备
硼砂-硼酸混合钎剂1000g。
3 实验步骤
试验1 黄铜钎料焊接铜结构件-小间隙
将铜棒堵头塞入铜管中,直立,堵头一端朝上。开启高频加热电源,调节功率到适宜值。加热堵头一端,并微调移动,使加热均匀。观察试件表面温度达到钎料熔点时,将钎料丝一端略加热,蘸钎剂。将蘸上钎剂的钎料丝一端沿焊缝加入,观察钎料填满接头后停止加入。略保温后,关断高频加热电源,停止加热。
试验2 黄铜钎料焊接铜结构件-大间隙
用锉刀加工将堵头直径缩小到9mm,放入到铜管中。同样按试验l的方法和顺序进行焊接。
焊接后的试件待冷却后,用钢锯沿纵向切割开。用砂纸对切割面进行打磨。观察和比较不同间隙时焊缝的填缝质量、铜管内钎料的流动情况、钎缝内的缺陷情况等。
制作焊接接头的金相试样,腐蚀后观察钎缝内的接头组织;比较不同间隙时的接头组织的差异。
试验3 自钎剂钎料焊接铜结构件
按试验1的方法装配接头。将铜棒堵头塞入铜管中,直立,堵头一端朝上。开启高频加热电源,调节功率到适宜值。加热堵头端,并微调移动,使加热均匀。观察试件表面温度达到钎料熔点时,将钎料丝一端沿焊缝加入,观察钎料填满接头后停止加入。略保温后,关断高频加热电源,停止加热。
焊接后的试件待冷却后,用钢锯沿纵向切割开。用砂纸对切割面进行打磨。观察和比较不同钎料焊接的焊缝的填缝质量、铜管内钎料的流动情况、钎缝内的缺陷情况等。
制作焊接接头的金相试样,腐蚀后观察钎缝内的接头组织;比较不同钎料焊接的接头组织的差异。
四.实验记录及分析
试验中制作了5种试样,分别为:1号银铜钎料小间隙试样;2号银铜钎料大间隙试样;3号磷铜钎料大间隙试样;4号磷铜钎料小间隙试样;5号黄铜钎料大间隙试样。
制作焊接接头的金相试样,腐蚀后观察钎缝内的接头组织。利用电脑成像金相显微分析系统照得金相照片。倍数与像素对应关系为:
10倍: 605Pix =2000μm
20倍: 605Pix =500μm
10倍: 605Pix =200μm
1~5号试样金相照片如下所示:
a.10倍放大照片 b.50倍放大照片
图1 1号银铜钎料小间隙试样金相照片
a.10倍放大照片 b.50倍放大照片
图2 2号银铜钎料大间隙试样金相照片
a.10倍放大照片 b.50倍放大照片
图3 3号磷铜钎料大间隙试样金相照片
a.10倍放大照片 b.50倍放大照片
图4 4号磷铜钎料小间隙试样金相照片
a.10倍放大照片 b.50倍放大照片
图5 5号黄铜钎料大间隙试样金相照片
为了测量准确,我们选用了2号、3号和5号进行维氏硬度测量。
利用HV-5型小负荷维氏硬度计测量试样的硬度值。测量数据如下:
表1 2#、3#、5#试样测量数据及所得维氏硬度值
试样编号 测量位置 d1 d2
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