异种材料钎焊间隙控制方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种异种材料钎焊间隙控制方法和系统，包括：根据待装配的各工件的实际结构预设装配间隙值；确定各工件的性能参数；根据各工件的钎焊结构和钎料填缝要求，确定钎焊缝位置和热结构分析的边界条件；根据热结构分析的边界条件和各工件的性能参数，分析各工件的热位移变化，并求出各工件间钎焊间隙值；根据各工件间钎焊间隙值与钎焊料的预设钎焊间隙范围进行比较和复算，获得工件间最佳的装配间隙范围；根据最佳的装配间隙范围进行工艺试验确定工件间实际装配间隙。本发明专利技术通过模拟分析将工件初始装配间隙与钎焊间隙联系起来，实现了异种材料钎焊间隙的数值化控制，保证了产品钎焊质量。产品钎焊质量。产品钎焊质量。

【技术实现步骤摘要】
异种材料钎焊间隙控制方法和系统


[0001]本专利技术涉及钎焊连接
，具体地，涉及一种异种材料钎焊间隙控制方法和系统。

技术介绍

[0002]钎焊就是在低于母材熔点、高于钎焊料熔点的某一温度下加热母材，通过液态钎焊料在母材表面或间隙内润湿、铺展、毛细流动填缝，最终凝固结晶，而实现原子间结合的一种材料连接方法。
[0003]针对钎焊焊缝强度较低的原因有：钎焊料与母材化学反应比较弱，其反应接合面仅为几微米到几十微米之间。因此必须通过增加钎焊面积来提高整个接头强度，而钎焊面积的主要受钎焊料与母材的填缝面积的影响，即单位面积强度一定的情况下，钎焊填缝面积越大，整个接头的强度越高；填缝能力受毛细作用的影响，排除了材料和工艺因素外，毛细工作取决于钎焊间隙，因此控制钎焊间隙，是提高整个钎焊接头性能的关键。
[0004]钎焊间隙是指钎焊熔化时工件待钎焊处的间隙，在高温下，难以通过有效手段对其进行测量，或测量成本高，方案可实施性差。因此需要反复预置工件装配间隙进行钎焊，焊后通过金相或其他破坏手段来完成，这样不仅会增加生产周期，也造成较大的生产浪费，更重要的是造成控制数据的模糊化，不利于同类产品推广和应用。为此需要专利技术一种有效、可量化的控制异种材料钎焊间隙的方法。
[0005]专利文献CN107649800B(申请号：CN201710885788.2)公开了一种搭接钎缝间隙控制装置及获取最优加载力进行钎焊的方法。搭接钎缝间隙控制装置包括工作台、冷却系统、钎焊操作台、压紧装置一和保持水平装置。通过控制不同的加载而获得不同的钎缝间隙，利用获得的钎缝间隙判定出最优间隙值，进而得到与最优间隙值相对应的最优加载力；固定加载，用于批量生产过程中钎缝间隙的定量控制，进行钎焊，从而实现钎焊质量的提升。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种异种材料钎焊间隙控制方法和系统。
[0007]根据本专利技术提供的异种材料钎焊间隙控制方法，包括：
[0008]步骤S1、根据待装配的各工件的实际结构预设装配间隙值，绘制各工件的三维图和建立各工件的立体几何模型；
[0009]步骤S2、根据各工件的材料确定各工件的性能参数；
[0010]步骤S3、根据各工件的钎焊结构和钎料填缝要求，确定钎焊缝位置和热结构分析的边界条件；
[0011]步骤S4、根据热结构分析的边界条件和各工件的性能参数，分析各工件的热位移变化，并求出各工件间钎焊间隙值；
[0012]步骤S5、根据各工件间钎焊间隙值与钎焊料的预设钎焊间隙范围进行比较和复
算，获得工件间最佳的装配间隙范围；
[0013]步骤S6、根据最佳的装配间隙范围进行工艺试验，将实际钎焊间隙与热结构分析结果进行比对，优化边界条件设置，确定工件间实际装配间隙，最终控制钎焊间隙。
[0014]优选的，所述性能参数包括密度、泊松比、弹性模量和线膨胀系数。
[0015]优选的，所述边界条件包括初始温度、最终温度和约束状态；
[0016]其中，所述初始温度为室温，所述最终温度为钎焊料完全熔化的温度，所述约束状态包括自由状态、点约束状态和面约束状态。
[0017]优选的，采用热结构分析软件分析各工件的热位移变化，所述热位移变化包括各工件的位移值和变形图。
[0018]优选的，在不同约束状态时，分别求出在初始温度和最终温度下各工件钎焊间隙的极值，根据各工件钎焊间隙的极值差值获得最大钎焊间隙、最小钎焊间隙和平均钎焊间隙。
[0019]根据本专利技术提供的异种材料钎焊间隙控制系统，包括：
[0020]模块M1、根据待装配的各工件的实际结构预设装配间隙值，绘制各工件的三维图和建立各工件的立体几何模型；
[0021]模块M2、根据各工件的材料确定各工件的性能参数；
[0022]模块M3、根据各工件的钎焊结构和钎料填缝要求，确定钎焊缝位置和热结构分析的边界条件；
[0023]模块M4、根据热结构分析的边界条件和各工件的性能参数，分析各工件的热位移变化，并求出各工件间钎焊间隙值；
[0024]模块M5、根据各工件间钎焊间隙值与钎焊料的预设钎焊间隙范围进行比较和复算，获得工件间最佳的装配间隙范围；
[0025]模块M6、根据最佳的装配间隙范围进行工艺试验，将实际钎焊间隙与热结构分析结果进行比对，优化边界条件设置，确定工件间实际装配间隙，最终控制钎焊间隙。
[0026]优选的，所述性能参数包括密度、泊松比、弹性模量和线膨胀系数。
[0027]优选的，所述边界条件包括初始温度、最终温度和约束状态；
[0028]其中，所述初始温度为室温，所述最终温度为钎焊料完全熔化的温度，所述约束状态包括自由状态、点约束状态和面约束状态。
[0029]优选的，采用热结构分析软件分析各工件的热位移变化，所述热位移变化包括各工件的位移值和变形图。
[0030]优选的，在不同约束状态时，分别求出在初始温度和最终温度下各工件钎焊间隙的极值，根据各工件钎焊间隙的极值差值获得最大钎焊间隙、最小钎焊间隙和平均钎焊间隙。
[0031]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0032]1、本专利技术主要根据异种焊缝使用要求，确定工件装配间隙的方向与膨胀方面的关系，采用热结构分析方法将异种工件不同方向的膨胀量进行对比，将两者的差值，与期望值(钎焊料推荐的钎焊间隙)进行必要的运算，计算工件装配间隙；再利用该装配间隙，进行工艺试验，获得实测钎焊间隙，与分析方法比对，优化边界条件，再通过实际钎焊间隙反推获得装配间隙，形成较好毛细作用条件，从而保证产品钎焊质量。
[0033]2、本专利技术解决了异种材料钎焊间隙难以预测，钎焊质量无法有效保证的问题，通过模拟分析将工件初始装配间隙与钎焊间隙联系起来，实现了异种材料钎焊间隙的数值化控制，保证了产品钎焊质量。
[0034]3、本方法可以节约生产成本、量化钎焊间隙指标，避免反复试验，提高异种材料钎焊间隙可预见性，保证焊缝质量。
[0035]4、本专利技术采用模拟分析与少量破坏性试验相结合，可以大幅降低材料、加工和试验成本，同时也对类似结构或材料有推广和借鉴的意义。
附图说明
[0036]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0037]图1为实施例中工件有限元模型结构示意图；
[0038]图2为实施例中不同温度下高温合金弹性模量的变化图；
[0039]图3为实施例中不同温度下高温合金膨胀系数的变化图；
[0040]图4为实施例中工件在自由状态下的位移云图；
[0041]图5为实施例中工件在三点约束状态下的位移云图。
具体实施方式
[0042]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异种材料钎焊间隙控制方法，其特征在于，包括：步骤S1、根据待装配的各工件的实际结构预设装配间隙值，绘制各工件的三维图和建立各工件的立体几何模型；步骤S2、根据各工件的材料确定各工件的性能参数；步骤S3、根据各工件的钎焊结构和钎料填缝要求，确定钎焊缝位置和热结构分析的边界条件；步骤S4、根据热结构分析的边界条件和各工件的性能参数，分析各工件的热位移变化，并求出各工件间钎焊间隙值；步骤S5、根据各工件间钎焊间隙值与钎焊料的预设钎焊间隙范围进行比较和复算，获得工件间最佳的装配间隙范围；步骤S6、根据最佳的装配间隙范围进行工艺试验，将实际钎焊间隙与热结构分析结果进行比对，优化边界条件设置，确定工件间实际装配间隙，最终控制钎焊间隙。2.根据权利要求1所述的异种材料钎焊间隙控制方法，其特征在于，所述性能参数包括密度、泊松比、弹性模量和线膨胀系数。3.根据权利要求1所述的异种材料钎焊间隙控制方法，其特征在于，所述边界条件包括初始温度、最终温度和约束状态；其中，所述初始温度为室温，所述最终温度为钎焊料完全熔化的温度，所述约束状态包括自由状态、点约束状态和面约束状态。4.根据权利要求1所述的异种材料钎焊间隙控制方法，其特征在于，采用热结构分析软件分析各工件的热位移变化，所述热位移变化包括各工件的位移值和变形图。5.根据权利要求1所述的异种材料钎焊间隙控制方法，其特征在于，在不同约束状态时，分别求出在初始温度和最终温度下各工件钎焊间隙的极值，根据各工件钎焊间隙的极值差值获得最大钎焊间隙、最小钎焊间隙和平均钎焊间隙。6.一种异种材...

【专利技术属性】
技术研发人员：田英超，田书源，包海涛，唐兆斌，贾晶敏，许和庆，
申请(专利权)人：上海空间推进研究所，
类型：发明
国别省市：