一种工字结构单侧预置钎料双面形成钎缝的真空钎焊方法

摘要

一种工字结构单侧预置钎料双面形成钎缝的真空钎焊方法，它涉及一种工字钢结构及类似钢结构的预置钎料真空钎焊的方法。本发明目的是要解决现有工字钢结构及类似结构接头预置钎料真空钎焊存在装配难度大，钎料利用率低的问题。方法：一、按照工字形将垂直板和两个水平板对接；二、在工字钢结构待焊件一侧垂直板与水平板之间间隙预置钎料；三、以预置钎料后工字钢结构待焊件预置钎料一侧在上将预置钎料后工字钢结构待焊件放入真空钎焊炉中，真空焊接，得到工字结构钢连接件。本发明主要用于焊接工字结构钢结构件。

说明书

技术领域

本发明属于真空钎焊领域，具体涉及预置钎料真空钎焊方法，尤其涉及一种工字钢结构及类似钢结构的预置钎料真空钎焊的方法。

背景技术

工字型钢结构及类似结构接头广泛应用于各个领域产品的生产，而预置钎料真空钎焊技术广泛用于这类结构的生产当中。

目前少有利用钎料在非水平表面的润湿铺展现象进行钎焊的钎焊方法。常用的工字钢结构预置钎料真空钎焊技术是在装配时将钎料预置在所有待焊间隙内，即垂直板与上水平板间隙和垂直板与下水平板间隙内都要预置钎料，然后再放入真空炉中进行钎焊加工，而这种预置钎料的方法导致在装配时要保证上侧以及下侧均预置好钎料片，装配过程复杂。且在钎焊过程中，这种预置方式的钎料利用率不高，对于一些小型工件的工字接头，难以做到双侧同时预置钎料。所以现有工字钢结构及类似结构接头预置钎料真空钎焊存在装配难度大，钎料利用率低的问题。

发明内容

本发明目的是要解决现有工字钢结构及类似结构接头预置钎料真空钎焊存在装配难度大，钎料利用率低的问题，而提供一种工字结构单侧预置钎料双面形成钎缝的真空钎焊方法。

一种工字结构单侧预置钎料双面形成钎缝的真空钎焊方法，具体是按以下步骤进行：一、按照工字形将垂直板和两个水平板对接，得到工字钢结构待焊件，垂直板厚度为0.3mm～2mm，垂直板高度为3mm～15mm，水平板厚度为0.3mm～2mm；二、在工字钢结构待焊件一侧垂直板与水平板之间间隙预置钎料，钎料厚度为0.03mm～0.15mm，设钎料宽度为X，垂直板厚度为Y，则X-Y=0.1mm～20mm，得到预置钎料后工字钢结构待焊件；三、将预置钎料后工字钢结构待焊件放入真空钎焊炉中，在真空度不低于1×10^-2Pa下以10℃/min从室温升温至600～700℃，并在真空度不低于1×10^-2Pa和温度为600～700℃下保温10min～30min，再以10℃/min升温至1100～1110℃，并在真空度不低于1×10^-2Pa和温度为1100～1110℃下保温5-35min，最后以降温速率为8℃/min～12℃/min降温至常温，得到工字结构钢连接件，即完成工字结构单侧预置钎料双面形成钎缝的真空钎焊。

本发明优点：本发明采用工字结构单侧预置钎料双面形成钎缝的真空钎焊方法与现有方法相比较，除了可以在工字钢结构上下两侧间隙处形成饱满的钎缝的同时，减少了装配的步骤，减少了钎料的使用量提高的钎料的使用效率，大大降低了生产成本，同时改变常规工字及类似钢结构为异种钢材料接头，利用最小自由能原理，实现了钎料在非水平平面的润湿铺展，解决了现有工字钢结构及类似结构接头预置钎料真空钎焊存在装配难度大，钎料利用率低的问题。

附图说明

图1是现行工字钢结构预置钎料方法示意图；

图2是具体实施方式一工字钢结构预置钎料（钎料在上）方法示意图；

图3是具体实施方式一工字钢结构预置钎料（钎料在下）方法示意图；

图4是试验一所钎焊的工字钢结构实物图，其中水平板材料为304不锈钢，垂直板材料为SPCC碳钢；

图5是试验二钎焊板翅结构接头上部金相照片，其中垂直板材料为430不锈钢，水平板材料为304不锈钢；

图6是试验二钎焊板翅结构接头下部金相照片，其中垂直板材料为430不锈钢，水平板材料为304不锈钢；

图7是试验三钎焊板翅结构接头上部金相照片，其中垂直板材料为430不锈钢，水平板材料为304不锈钢；

图8是试验三钎焊板翅结构接头下部金相照片，其中垂直板材料为430不锈钢，水平板材料为304不锈钢；

图9是试验四钎焊板翅结构接头上部金相照片，其中垂直板材料为SPCC碳钢，水平板材料为304不锈钢；

图10是试验四钎焊板翅结构接头下部金相照片，其中垂直板材料为SPCC碳钢，水平板材料为304不锈钢。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

具体实施方式一：结合图2和图3，本实施方式是一种工字结构单侧预置钎料双面形成钎缝的真空钎焊方法，具体是按以下步骤进行：一、按照工字形将垂直板和两个水平板对接，得到工字钢结构待焊件，垂直板厚度为0.3mm～2mm，垂直板高度为3mm～15mm，水平板厚度为0.3mm～2mm；二、在工字钢结构待焊件一侧垂直板与水平板之间间隙预置钎料，钎料厚度为0.03mm～0.15mm，设钎料宽度为X，垂直板厚度为Y，则X-Y=0.1mm～20mm，得到预置钎料后工字钢结构待焊件；三、将预置钎料后工字钢结构待焊件放入真空钎焊炉中，在真空度不低于1×10^-2Pa下以10℃/min从室温升温至600～700℃，并在真空度不低于1×10^-2Pa和温度为600～700℃下保温10min～30min，再以10℃/min升温至1100～1110℃，并在真空度不低于1×10^-2Pa和温度为1100～1110℃下保温5-35min，最后以降温速率为8℃/min～12℃/min降温至常温，得到工字结构钢连接件，即完成工字结构单侧预置钎料双面形成钎缝的真空钎焊。

本实施方式步骤一中所述的垂直板经过砂纸打磨，实施表面粗糙化处理。

图1是现行工字钢结构预置钎料方法示意图，图中A为预置的钎料。

图2是具体实施方式一工字钢结构预置钎料（钎料在上）方法示意图；图中B为预置的钎料；

图3是具体实施方式一工字钢结构预置钎料（钎料在下）方法示意图；图中B为预置的钎料。

本实施方式在工字及类似钢结构钎焊接头的设计中，将工字结构及类似钢结构的垂直板以及水平板设计为异种钢材料，垂直板与钎料间的活性要大于水平板与钎料间的活性。而后对接头进行预置钎料时，仅在垂直板与水平板的一侧预置钎料，充分利用了钎焊过程中的固液系统最小自由能原理，利用液态钎料在异种材料间的选择铺展，实现钎料在垂直板上的垂直润湿铺展，从而完成对未预置钎料一侧间隙的钎焊。

本实施方式可以使钎料在垂直板上具有更强的润湿能力，可以钎焊工字结构高度为20～50mm的钢结构件。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：步骤一中所述的垂直板为低碳钢钢板。其他与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同点是：步骤一中所述的垂直板为430不锈钢板或SPCC碳钢。其他与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：步骤一中所述的水平板为304不锈钢板。其他与具体实施方式一至三相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是：步骤二中所述的钎料为不锈钢用镍基焊膏、不锈钢用铁基焊膏或含Cu量为50%以上的不锈钢钎焊用铜基钎料片；其中所述的含Cu量为50%以上的不锈钢钎焊用铜基钎料片为含Cu量在50%以上的铜基Cu-Ni-Mn系列不锈钢用钎料或含Cu量在50%以上的铜基Cu-Sn-P系列不锈钢用钎料。其他与具体实施方式一至四相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同点是：步骤二中在工字钢结构待焊件一侧垂直板与水平板之间间隙预置钎料，钎料厚度为0.08mm，设钎料宽度为X，垂直板厚度为Y，则X-Y=2mm～12mm，得到预置钎料后工字钢结构待焊件。其他与具体实施方式一至五相同。

采用下述试验验证本发明效果

试验一：一种工字结构单侧预置钎料双面形成钎缝的真空钎焊方法，具体是按以下步骤进行：

一、按照工字形将垂直板和两个水平板对接，得到工字钢结构待焊件，垂直板厚度为0.4mm，垂直板高度为10mm，水平板厚度为0.4mm；二、在工字钢结构待焊件一侧垂直板与水平板之间间隙预置钎料，钎料厚度为0.08mm，设钎料宽度为1mm，得到预置钎料后工字钢结构待焊件；三、以预置钎料后工字钢结构待焊件预置钎料一侧在上将预置钎料后工字钢结构待焊件放入真空钎焊炉中，在真空度为1×10^-1Pa下以10℃/min从室温升温至1060℃，并在真空度不低于1×10^-1Pa和温度为1060℃下保温10min，再以10℃/min升温至1110℃，并在真空度不低于1×10^-2Pa和温度为1110℃下保温25min，再以降温速率为10℃/min降温至常温，得到工字结构钢连接件，即完成工字结构单侧预置钎料双面形成钎缝的真空钎焊。

本试验步骤一中所述的垂直板为SPCC碳钢。

本试验步骤一中所述的水平板为304不锈钢板。

本试验步骤二中所述的钎料为T2紫铜钎料片。

本试验步骤一中所述的垂直板经过砂纸打磨，实施表面粗糙化处理。

图4是试验一所钎焊的工字钢结构实物图，图中A为焊缝，通过图4可知本试验焊接得到的焊缝饱满。

试验二：一种工字结构单侧预置钎料双面形成钎缝的真空钎焊方法，具体是按以下步骤进行：

一、按照工字形将垂直板和两个水平板对接，得到工字钢结构待焊件，垂直板厚度为0.4mm，垂直板高度为3mm，水平板厚度为0.4mm；二、在工字钢结构待焊件一侧垂直板与水平板之间间隙预置钎料，钎料厚度为0.08mm，设钎料宽度为3mm，得到预置钎料后工字钢结构待焊件；三、以预置钎料后工字钢结构待焊件预置钎料一侧在上将预置钎料后工字钢结构待焊件放入真空钎焊炉中，在真空度为1×10^-1Pa下以10℃/min从室温升温至1060℃，并在真空度不低于1×10^-1Pa和温度为1060℃下保温10min，再以10℃/min升温至1110℃，并在真空度不低于1×10^-2Pa和温度为1110℃下保温25min，再以降温速率为10℃/min降温至常温，得到工字结构钢连接件，即完成工字结构单侧预置钎料双面形成钎缝的真空钎焊。

本试验步骤一中所述的垂直板为U形波浪板，且所述的U形波浪板为430不锈钢。

本试验步骤一中所述的垂直板高度等于两个水平板的垂直距离。

本试验步骤一中所述的水平板为304不锈钢板。

本试验步骤二中所述的钎料为BNi71CrSiP镍基钎料片。

本试验步骤一中所述的垂直板经过砂纸打磨，实施表面粗糙化处理。

图5是试验二钎焊板翅结构接头上部金相照片，图6是试验二钎焊板翅结构接头下部金相照片，通过图5和图6可知选用镍基钎料使用本发明钎焊方法进行板翅结构钎焊，在上下两侧可以同时得到饱满的板翅接头，其接头质量不低于常规板翅结构预置钎料钎焊方法所得到的钎焊接头。

试验三：一种工字结构单侧预置钎料双面形成钎缝的真空钎焊方法，具体是按以下步骤进行：

一、按照工字形将垂直板和两个水平板对接，得到工字钢结构待焊件，垂直板厚度为0.4mm，垂直板高度为3mm，水平板厚度为0.4mm；二、在工字钢结构待焊件一侧垂直板与水平板之间间隙预置钎料，钎料厚度为0.08mm，设钎料宽度为3mm，得到预置钎料后工字钢结构待焊件；三、以预置钎料后工字钢结构待焊件预置钎料一侧在上将预置钎料后工字钢结构待焊件放入真空钎焊炉中，在真空度为1×10^-1Pa下以10℃/min从室温升温至1060℃，并在真空度不低于1×10^-1Pa和温度为1060℃下保温10min，再以10℃/min升温至1110℃，并在真空度不低于1×10^-2Pa和温度为1110℃下保温25min，再以降温速率为10℃/min降温至常温，得到工字结构钢连接件，即完成工字结构单侧预置钎料双面形成钎缝的真空钎焊。

本试验步骤一中所述的垂直板为U形波浪板，且所述的U形波浪板为430不锈钢。

本试验步骤一中所述的垂直板高度等于两个水平板的垂直距离。

本试验步骤一中所述的水平板为304不锈钢板。

本试验步骤二中所述的钎料为BFe65NiCrPSi铁基钎料片。

本试验步骤一中所述的垂直板经过砂纸打磨，实施表面粗糙化处理。

图7是试验三钎焊板翅结构接头上部金相照片，图8是试验三钎焊板翅结构接头下部金相照片，通过图7和图8可知选用铁基钎料使用本发明钎焊方法进行板翅结构钎焊，在上下两侧可以同时得到饱满的板翅接头，其接头质量不低于常规板翅结构预置钎料钎焊方法所得到的钎焊接头。

试验四：一种工字结构单侧预置钎料双面形成钎缝的真空钎焊方法，具体是按以下步骤进行：

一、按照工字形将垂直板和两个水平板对接，得到工字钢结构待焊件，垂直板厚度为0.4mm，垂直板高度为3mm，水平板厚度为0.4mm；二、在工字钢结构待焊件一侧垂直板与水平板之间间隙预置钎料，钎料厚度为0.08mm，设钎料宽度为3mm，得到预置钎料后工字钢结构待焊件；三、以预置钎料后工字钢结构待焊件预置钎料一侧在上将预置钎料后工字钢结构待焊件放入真空钎焊炉中，在真空度为1×10^-1Pa下以10℃/min从室温升温至1060℃，并在真空度不低于1×10^-1Pa和温度为1060℃下保温10min，再以10℃/min升温至1110℃，并在真空度不低于1×10^-2Pa和温度为1110℃下保温25min，再以降温速率为10℃/min降温至常温，得到工字结构钢连接件，即完成工字结构单侧预置钎料双面形成钎缝的真空钎焊。

本试验步骤一中所述的垂直板为U形波浪板，且所述的U形波浪板为SPCC碳钢。

本试验步骤一中所述的垂直板高度等于两个水平板的垂直距离。

本试验步骤一中所述的水平板为304不锈钢板。

本试验步骤二中所述的钎料为CuSn12P铜基钎料片。

本试验步骤一中所述的垂直板经过砂纸打磨，实施表面粗糙化处理。

图9是试验四钎焊板翅结构接头上部金相照片，图10是试验四钎焊板翅结构接头下部金相照片，通过图9和图10可知选用铜基钎料使用本发明钎焊方法进行板翅结构钎焊，在上下两侧可以同时得到饱满的板翅接头，其接头质量不低于常规板翅结构预置钎料钎焊方法所得到的钎焊接头。