变截面感应线圈对铝管钎焊效率的改进作用研究

开口式感应线圈可应用于复杂、超长管接头(如空调管路)的自动化感应钎焊中,具有灵活、环保的特点,但加热效率及温度均匀性不佳。本文基于磁-热耦合的有限元数值模拟,设计了一种变截面的开口式感应线圈,在提高加热效率的同时,改善了钎焊区域的温度均匀性。试验结果表明,相较于常规的等截面线圈,使用变截面感应线圈时具有不同的加热特征,并使得钎焊时间得到了有效减少。接头水压试验表明,接头的钎焊质量符合工艺要求。     

铜/铝导管感应加热钎焊参数敏感性研究

感应加热是金属导管钎焊的一种有效方法。本文利用有限元分析软件,通过电磁/热耦合计算对Cu/Al金属导管感应加热钎焊过程进行了数值模拟。对不同工艺参数下导管接头的温度场计算的结果表明:钎焊接头钎料区域的平均温度与加载电流及频率基本呈线性关系,并随线圈间距以及线圈与工件距离的增大而减小。将数值模拟计算结果与试验测量结果进行分析比较后表明,温度计算结果与实测结果吻合良好,计算模型可靠,可以为实际焊接过程中的工艺制定提供依据。     

转子并头套的气焊政中频感应钎焊

研究了一种发电机定子嵌线的中频感应钎焊方法。通过实验比较,阐述了气体火焰钎焊在焊接转子并头套时渗透率不高,生产效率低,生产环境差和容易烧坏线圈上的绝缘层等缺陷。通过采用中频感应钎焊消除了气体火焰钎焊焊接转子并头套的缺陷,为后续产品采用中频感应钎焊焊接线圈并头套提供了依据。     

基于有限元的封装模具感应焊接仿真与分析

采用感应焊接方式实现5052-H34铝合金封装模具之间的连接。为研究感应焊接时间、感应线圈间距和感应线圈与封装模具之间距离等主要焊接工艺参数对封装模具感应焊接接头成形质量等影响,基于有限元技术、电磁学与热传导理论建立了封装模具感应焊接仿真模型,分析不同焊接工况下模具感应焊接温度场、应力与变形的分布,这对于提高感应钎焊焊接接头的成形质量有重要的研究意义和实用价值。     

金属零部件高频感应钎焊技术标准的研究

介绍了鉴于现有技术的不足,研究开发了一种金属零部件的高频感应钎焊工艺和设备的技术标准、规范及参数计算数学公式、确定焊接所需匹配的设备功率、频率、感应线圈、钎料、钎剂、焊接时间和加热电流等关键参数的方法,使用该焊接技术可对φ200mm范围内的金属部件在350 kHz以下频率进行感应钎焊.列举了典型管板件和交流接触器金属器件的焊接应用实例,成功解决了高频感应钎焊的焊接不良,证明了金属零部件的高频感应钎焊技术标准的经济可靠和可行性,并在工程上得到良好的应用.     

筒体内壁堆焊焊后消氢感应加热温度场的数值模拟

采用有限元方法对堆芯补水箱筒体内壁堆焊焊后消氢感应加热温度场进行了数值分析。针对筒体的结构特点,设计了一种加宽的C型感应线圈。研究了感应线圈的匝数、线圈与筒体的距离、线圈电流、电流频率对筒体温度分布的影响。结果表明,感应线圈的形状决定了筒体温度场分布的形态,线圈中心对应筒体的温度比四周的温度高。线圈匝数、线圈电流和电流频率越大,筒体升温速度越快,温度分布越均匀。当线圈电流为215 A、电流频率为10 kHz、线圈匝数为15匝、线圈与筒体之间的距离为25 mm时,筒体加热时的温度分布均匀性较好,能够满足焊后消氢的工艺要求。筒体感应加热试验的结果表明,模拟温度与试验温度变化趋势相同,温度值较为吻合。     

转子并头套的气焊改中频感应钎焊

研究了一种发电机定子嵌线的中频感应钎焊方法.通过实验比较,阐述了气体火焰钎焊在焊接转子并头套时渗透率不高,生产效率低,生产环境差和容易烧坏线圈上的绝缘层等缺陷.通过采用中频感应钎焊消除了气体火焰钎焊焊接转子并头套的缺陷,为后续产品采用中频感应钎焊焊接线圈并头套提供了依据.     

电极导热系数对电触头组件焊接质量的影响

本文提出了电触点电阻钎焊的电热耦合有限元模型,数值分析了电极导热系数对电触点电阻钎焊焊接质量的影响。结果表明:当紫铜电极导热系数增大倍数而不超过5倍时,紫铜上部电极尖端的温度降低,这样就可减少紫铜电极的软化,减少上部紫铜电极与工件之间的粘附,减少上电极尖端的变形,从而减少了虚焊的发生,又不会对电触点的钎焊质量造成影响。当紫铜电极导热系数增大幅度超过这一范围时,焊接面温度分布明显变得不均衡,电触头焊接质量也会大大降低,且焊接时间是原来的1倍以上,大大降低了电阻钎焊的加工效率。这说明,导热系数相对高些的电极有助于降低电极与待焊工件之间粘连、电触头组件虚焊的概率,因此,我们可通过调整电极导热系数来提高电触头组件的焊接质量。     

AgCuZnMnNi钎料感应钎焊35CrMo/YG15C焊缝强度研究

根据该银基钎料的可焊接温度制定钎焊温度,每次试验试样的位置相同,利用高频感应钎焊进行焊接。制定焊接温度为630℃、650℃、670℃、700℃,保温时间30 s。试验结果表明,放置在感应圈相同位置,保温时间相同的情况情况下,随着焊接温度的升高,抗剪强度呈现先增大后减小的趋势。在670℃达到最大,为388 MPa。焊缝缺陷主要为夹渣和气孔,未出现未焊透、裂纹等缺陷。     

AgCuZnMnNi钎料感应钎焊35CMo/YG15C焊缝强度研究

根据该银基钎料的可焊接温度制定钎焊温度,每次试验试样的位置相同,利用高频感应钎焊进行焊接.制定焊接温度为630℃、650℃、670℃、700℃,保温时间30s.试验结果表明,放置在感应圈相同位置,保温时间相同的情况情况下,随着焊接温度的升高,抗剪强度呈现先增大后减小的趋势.在670℃达到最大,为388 MPa.焊缝缺陷主要为夹渣和气孔,未出现未焊透、裂纹等缺陷.     

导管安装感应钎焊温度场数值模拟

针对导管安装感应钎焊的特点,建立了工件的有限元分析模型.基于电磁场和温度场顺序耦合的有限元分析方法,采用ANSYS软件对导管焊接区域的温度场进行了三维瞬态分析.结果表明,导管接头焊接区域的温度场分布不均匀,在轴向上呈中间位置高,两边逐渐降低的分布,温度梯度较大.采用6点同步测温仪检测焊接区域的温度场,并与模拟值进行对比,表明模拟值与实测值吻合良好.研究结果可以为测温点的选取、钎焊过程控制方法的制定以及焊接缺陷形成机理的分析提供依据,并为改进工艺方法、改善温度场分布提供技术参考.     

超高频微区感应钎焊中加热温度的影响因素

提出了超高频微区感应钎焊工艺方法.重点分析了导磁体材料、线圈结构以及感应器与工件之间的间隙三个因素对感应加热温度的影响规律,并通过试验研究获得了微区感应钎焊的最佳工艺参数.采用优化的工艺参数进行微区感应钎焊金刚石磨粒试验.结果表明,钎料熔融区域宽度可控制在3 mm以内,钎料对金刚石磨粒浸润良好.扫描电镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)测试结果显示,金刚石与钎料界面附近的C和Cr两种元素存在相互扩散.     

Vacuum electron beam brazing technology and finite element analysis on temperature field of capillary to plate joint

Some parts with capillary to plate joint have important application in aerocrafi. Vacuum electron beam brazing （VEBB） technology is used to realize this jointing with capillaries. Firstly 3D finite element analysis model is built in this paper according to this special structure. And then ANSYS finite element analysis software is used to analyze brazing temperature field at different brazing parameters. The calculation results show that the temperature field of simulation has good agreement with that measured by experiment, which proves dependence of the model built in this paper. And also reference parameters could be provided for real brazing process through calculation in this model. Brazed joint of capiUary to plate with good performance is achieved using VEBB technology. The achievement of the study will be applied in aerocrafi in the future.     

成形砂轮超高频感应加热温度分布均匀性分析

针对单层钎焊超硬磨料成形砂轮感应加热时存在的温度分布不均匀问题,文中提出将砂轮成形面简化为相应特征成形面进行研究,借助FLUX有限元仿真软件,重点分析了线圈与导磁体的结构尺寸对凹、凸两类特征面感应加热时温度分布的影响规律,进而以燕尾槽形单层超硬磨料成形砂轮为对象,优化了钎焊用感应器结构.采用优化的感应器结构对燕尾槽型成形砂轮进行感应加热试验,利用红外热像仪测量成形面的温度分布.结果表明,该方法得到的感应器结构能够有效提高成形面超高频感应加热温度分布的均匀性,成形面各处温差在50℃以内.     

铝基复合材料；真空钎焊；接头强度；断裂分析

采用Al-28Cu-5Si-2Mg钎料，在真空高频感应条件下对SiCp/LY12复合材料进行了钎焊连接。试验结果表明：钎焊温度、保温时间、SiC颗粒的体积分数以及焊后时效处理均会影响SiCp/2024Al复合材料钎焊接头的连接强度：钎缝中有少量SiC颗粒存在，且分布不均匀。在靠近母材处出现贫化区，在钎缝中心两侧有较小的集聚区。SiCp/LY12复合材料钎焊接头的断裂是由于钎缝金属中的SiC颗粒成为裂源，裂纹沿钎缝作低能量撕裂所致。     

铝合金/铜/不锈钢接触反应钎焊及晶界渗透行为分析

在AI/Cu接触反应钎焊接头中易出现晶界渗透.为此,通过6063铝合金,镀铜层/1Cr18Ni9Ti不锈钢的接触反应钎焊获得晶界渗透形貌,并对晶界渗透机理进行了初步探讨.结果表明,Al/Cu之间的晶界渗透现象十分显著,在接触反应钎焊温度为570℃,保温时间为60 min时,晶界渗透深度达到了200μm左右;原子向晶界扩散是产生晶界渗透的必要条件,但不是充分条件,产生晶界渗透的关键因素在于晶界与基体原子互扩散通量不等,促使空位向晶界迁移,大量空位向晶界迁移的结果造成晶界出现极其微小的沟槽直至产生细微裂纹,在毛细管力作用下,共晶液相被吸入显微沟槽,从而形成晶界渗透;1Cr18Ni9Ti不锈钢一侧界面反应层由Fe-Al金属间化合物构成,与之相邻区域主要含Cu-Al金属间化合物,焊缝组织由Al-Cu共晶及大块状铝的固溶体组成.

Abstract：

Grain boundary penetration behavior occurs easily in the AI/Cu contact reactive brazing. In this paper, the mechanisms of formation and evolution of grain boundary penetration were investigated when contact reactive brazing between 6063 Al Alloy and 1Cr18Ni9Ti stainless steel was conducted using Cu as interlayer. The results show that the grain boundary penetration phenomenon is prominent. Grain boundary penetration depth was up to 200 μm when the brazing temperature was 570℃ and holding time was 60 min. The diffusion of atom into grain boundary was not sufficient but necessary for forming of grain boundary penetration. The key factor to induce grain boundary penetration was non-equilibrium diffusion of atom between the grain boundary and base metal, which led to crystal lattice expanding, and promoted the vacancy transferring into grain boundary, and resulted in a thin groove. And then, microcracks were formed in the grain boundaries, the eutectic liquid was sucked into the groove by capillary force, and finally grain boundary penetration was created. The interface reactive layer consisted of FeAl intermetallics (IMCs) in the side of ICr18Ni9Ti, the adjacent zone was Cu-Al IMCs, welded seam zone was composed of Al-Cu eutectic structure and large blocked Al sohd solution.     

AgNi10触头材料闭合接触阶段的热-电-力耦合分析及实验研究

建立了描述直流闭合接触阶段AgNi10电接触材料受热-电-力耦合作用的数学模型,通过有限元法采用顺序耦合方式计算了固定接触阶段AgNi10触头材料接触区的温度场、应力应变场等,计算过程考虑了材料物理力学特性随温度的变化、接触电阻以及符合实际工作环境的边界条件等。结果表明:电流密度沿接触区域非均匀分布,形成环形热源;在热-电-力耦合作用下,热应力集中区由接触中心向触头内部扩展,同时,接触界面的边缘处也出现了热应力集中区,热应力集中区容易成为裂纹源,这一计算结果与实验现象基本一致。     

Study on vacuum induction brazing of SiCp／LY12 composite using Al-Cu-Si-Mg filler metal

The vacuum induction brazing of SiC paniculate reinforced LY12 alloy matrix composite using Al-28Cu-SSi-2Mg filler metal hus been carried out. The micrograph of the joint integrace was observed by scanning electron microscopy. The joint strength was determined by shear tests. The results show that brazing temperature, holding time, SiC particle volume percentage and post heat treatment influence joint strength. SiC particles happen in the brazing seam and the distribution of SiC particles in the joint is not uniform. Particle-poor zones in the joint exist near the base metal, and particle concentrate zones exist in the center of the brazing seam. In addition, the failure of the composite is predominantly initiated by the rooting of SiC particle in the brazing seam and the micro-crack expanded along the brazing seam with low energy.     

铝/不锈钢大平面高频感应钎焊感应器的优化设计

采用计算机辅助设计手段进行了大平面高频感应钎焊温度场的数值模拟与感应器的优化设计，研究表明，数值模拟可以作为感应加热设备设计的重要方法。针对铝／不锈钢大面积方形烤盘的高频感应钎焊问题，利用该模拟优化准则，分析事故原因，改进了原有的感应加热工艺，经实践证明，产品质量明显提高。     

Generalized transient temperature behavior in induction heated workpieces

Electromagnetic–thermal coupled numerical analysis of induction heating is time intensive if three-dimensional models are used. In this study, by processing the results of finite element computations, a dimensional analysis is carried out to predict the transient temperature rise time at the surface of an induction heated workpiece. A unique set of curves is found that describes the transient dimensionless temperature at a point on the surface as a function of the electromagnetic skin depth alone. The effectiveness of the approach is verified by numerical calculations and comparing the dimensionless temperature curves for different heating cases and materials. Effect of temperature dependent thermal properties is also investigated. The consistency of numerical results is also verified by comparison with experiments.