CN220533302U - 一种降低接头残余应力型钎料 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种降低接头残余应力型钎料，降低接头残余应力型钎料包括应力缓冲层，包括交错设置的多个第一凸起和多个第二凸起，第一凸起的凸出方向和第二凸起的凸出方向相反，第一凸起和第二凸起的内部中空；硬钎料层设置于应力缓冲层的两侧，硬钎料层填充于多个第一凸起和多个第二凸起的中空的内部，用于防止应力缓冲层与硬钎料层产生撕裂；在用降低接头残余应力型钎料钎焊待焊接件的情况下，硬钎料层与待焊接件连接，第一凸起的顶点和第二凸起的顶点不与待焊接件连接，用于释放钎缝处的残余应力。该降低接头残余应力型钎料实现了切断积聚在待焊面上的应力线，减少了由于残余应力导致的接头开裂的风险，稳定钎缝间隙，提高钎缝成形质量。
Description
技术领域
本申请涉及硬质合金钎焊技术领域，尤其是涉及一种降低接头残余应力型钎料。
背景技术
硬质合金工具广泛应用在石油钻探、地质勘探、轨道交通等领域，但其塑性和冲击韧性较差，且价格昂贵，大多需要与工具钢等钢基体相焊接，焊接时需要使用硬钎料进行硬钎焊。硬钎料是指熔点高于450℃的钎料，硬钎料具有连接强度高、耐高温性能好、耐腐蚀性能强、不易断裂等优点，主要用于钢、铁、合金等高熔点金属连接场景，终端应用领域包括航空、汽车、机械等的大型设备。
硬质合金和钢基体的热膨胀系数相差很大，WC-Co(硬质合金)类合金线膨胀系数为(4-6)×10-6/℃，而普通钢材的线膨胀系数约为12×10-6/℃。在焊后冷却过程中，由于钢基体和硬质合金收缩率的较大差异，使钎缝中的钎料与两侧的硬质合金和基体材料之间产生很大的残余应力。另外，硬质合金工具的钎焊面积通常较大，而大的钎焊面积会进一步增加钎缝处的残余应力。钎缝中的残余应力过大，会缩短硬质合金工具的使用寿命，还会导致焊缝强度的下降，使焊缝的抗剪切能力大大降低，甚至会导致钎缝开裂。现有技术中，例如为申请号为201811526936.2的中国发明专利，通常采用具有三层结构的三明治复合钎料来解决上述问题。
但是，三明治结构的钎料焊后在使用过程中容易发生钎料与应力缓冲层之间撕裂，影响硬质合金工具的使用寿命。
实用新型内容
有鉴于此，为克服现有技术的缺陷，本实用新型提供一种降低接头残余应力型钎料，有效地解决了现有结构中硬质合金在硬钎焊时，钎料与应力缓冲层之间会产生撕裂，影响硬质合金工具的使用寿命的问题。
根据本实用新型提供的一种降低接头残余应力型钎料，用于待焊接件的钎焊，其中，所述降低接头残余应力型钎料包括应力缓冲层，包括交错设置的多个第一凸起和多个第二凸起，所述第一凸起的凸出方向和所述第二凸起的凸出方向相反，所述第一凸起和所述第二凸起的内部中空；硬钎料层，设置于所述应力缓冲层的两侧，所述硬钎料层填充于多个所述第一凸起和多个所述第二凸起的中空的内部，用于防止所述应力缓冲层与所述硬钎料层产生撕裂；在用所述降低接头残余应力型钎料钎焊所述待焊接件的情况下，所述硬钎料层与所述待焊接件连接，所述第一凸起的顶点和所述第二凸起的顶点不与所述待焊接件连接，用于释放钎缝处的残余应力。
优选地，所述第一凸起的顶部和所述第二凸起的顶部均形成有防焊平台，在用所述降低接头残余应力型钎料钎焊所述待焊接件的情况下，所述防焊平台不与所述待焊接件钎焊连接。
优选地，内部中空的多个所述第一凸起和多个所述第二凸起的一端形成为开口；所述应力缓冲层为冲压成型的。
优选地，所述第一凸起和所述第二凸起的凸出高度为0.2mm-2mm；和/或每个所述防焊平台的面积为0.25mm2-1mm2。
优选地，述应力缓冲层的表面粗糙度Ra为3.2μm-6.3μm。
优选地，所述应力缓冲层的厚度为0.1mm-2mm。
优选地，所述应力缓冲层形成为片状结构，多个所述第一凸起和多个所述第二凸起沿所述应力缓冲层的长度方向或者宽度方向呈直线排列或者波浪形排列。
优选地，所述降低接头残余应力型钎料还包括钎剂层，所述钎剂层设置于所述硬钎料层的外部。
优选地，相邻的所述第一凸起和所述第二凸起之间形成有连接部；多个所述第一凸起和多个所述第二凸起为冲压成型的。
优选地，所述硬钎料层为银基钎料和/或铜基钎料；所述应力缓冲层为铜、铜合金、镍、镍合金、铁、铁合金、碳钢、不锈钢中的任一种。
根据本实用新型的降低接头残余应力型钎料，通过应力缓冲层形成的多个第一凸起和多个第二凸起实现在待焊接面上形成了规则分布的未焊接点，通过将硬钎料层设置于应力缓冲层的两侧并填充于多个第一凸起和多个第二凸起，实现了切断积聚在待焊面上的应力线，释放了接头残余应力，减少了由于残余应力导致的接头开裂的风险。凸出方向相反设置的多个第一凸起和多个第二凸起还有利于增加硬钎料层与应力缓冲层之间的接触面积，增加硬钎料层与应力缓冲层之间的结合强度，有利于避免硬钎料层与应力缓冲层在使用过程中发生撕裂；同时还能起到钉扎和支撑作用，防止钎焊过程中液态的钎料发生乱流，稳定钎缝间隙，提高钎缝成形质量。
为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1示出根据本实用新型的实施例的应力缓冲层的结构示意图；
图2示出根据本实用新型的实施例的降低接头残余应力型钎料的结构示意图；
图3示出根据本实用新型的实施例的应力缓冲层的又一结构示意图；
图4示出根据本实用新型的实施例的应力缓冲层的平面示意图；
图5示出根据本实用新型的实施例的应力缓冲层的又一平面示意图。
附图标记：1-应力缓冲层；101-第一凸起；102-第二凸起；103-防焊平台；104-连接部；2-硬钎料层。
具体实施方式
提供以下具体实施方式以帮助读者获得对这里所描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在理解本申请的公开内容之后，这里所描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改及等同物将是显而易见的。例如，这里所描述的操作的顺序仅仅是示例，其并不限于这里所阐述的顺序，而是除了必须以特定顺序发生的操作之外，可做出在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的改变。此外，为了提高清楚性和简洁性，可省略本领域中已知的特征的描述。
这里所描述的特征可以以不同的形式实施，并且不应被解释为局限于这里所描述的示例。更确切地说，已经提供了这里所描述的示例仅用于示出在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的实现这里描述的方法、设备和/或系统的诸多可行方式中的一些方式。
在整个说明书中，当元件(诸如，层、区域或基板)被描述为“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件、“结合到”另一元件、“在”另一元件“之上”或“覆盖”另一元件时，其可直接“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件、“结合到”另一元件、“在”另一元件“之上”或“覆盖”另一元件，或者可存在介于它们之间的一个或更多个其他元件。相比之下，当元件被描述为“直接在”另一元件“上”、“直接连接到”另一元件、“直接结合到”另一元件、“直接在”另一元件“之上”或“直接覆盖”另一元件时，可不存在介于它们之间的其他元件。
如在此所使用的，术语“和/或”包括所列出的相关项中的任何一项和任何两项或更多项的任何组合。
尽管可在这里使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语来描述各个构件、组件、区域、层或部分，但是这些构件、组件、区域、层或部分不受这些术语所限制。更确切地说，这些术语仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分相区分。因此，在不脱离示例的教导的情况下，这里所描述的示例中所称的第一构件、组件、区域、层或部分也可被称为第二构件、组件、区域、层或部分。
为了易于描述，在这里可使用诸如“在……之上”、“上部”、“在……之下”和“下部”的空间关系术语，以描述如附图所示的一个元件与另一元件的关系。这样的空间关系术语意图除了包含在附图中所描绘的方位之外，还包含装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的装置被翻转，则被描述为相对于另一元件位于“之上”或“上部”的元件随后将相对于另一元件位于“之下”或“下部”。因此，术语“在……之上”根据装置的空间方位而包括“在……之上”和“在……之下”两种方位。所述装置还可以以其他方式定位(例如，旋转90度或处于其他方位)，并将对在这里使用的空间关系术语做出相应的解释。
在此使用的术语仅用于描述各种示例，并非用于限制本公开。除非上下文另外清楚地指明，否则单数的形式也意图包括复数的形式。术语“包括”、“包含”和“具有”列举存在的所陈述的特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。
由于制造技术和/或公差，可出现附图中所示的形状的变化。因此，这里所描述的示例不限于附图中所示的特定形状，而是包括在制造期间出现的形状上的改变。
这里所描述的示例的特征可按照在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的各种方式进行组合。此外，尽管这里所描述的示例具有各种各样的构造，但是如在理解本申请的公开内容之后将显而易见的，其他构造是可能的。
根据本实用新型提供的一种降低接头残余应力型钎料，如图1至图5所示，该降低接头残余应力型钎料用于钎焊待焊接件，待焊接件可以例如为硬质合金和钢基体，这两者硬钎焊焊接进而形成为硬质合金工具，硬质合金工具通常体积较大，因此硬质合金和钢基体焊接时的焊接面也较大，会造成钎缝中残余应力较大，如果不如降低残余应力，会降低焊接强度，缩短使用寿命，严重时钎缝处会开裂，造成危险。该降低接头残余应力型钎料通过特别设计的应力缓冲层1使得待焊接面上形成有多个未焊接点，进而切断了应力线，释放了焊接接头的残余应力，降低了由于残余应力导致的接头开裂的风险，该降低接头残余应力型钎料包括应力缓冲层1和硬钎料层2。
在以下的描述中，将参照图1至图5具体描述该降低接头残余应力型钎料的应力缓冲层1和硬钎料层2的详细结构。
如图1至图5，在实施例中，应力缓冲层1形成有交错设置的多个第一凸起101和多个第二凸起102，多个第一凸起101和多个第二凸起102的凸出方向相反，即如图1至图3中所示的，多个第一凸起101和多个第二凸起102分别由应力缓冲层1的平面向下和向上凸出(这里的上下指的是如图1至图3中的上下)，向下凸出的多个第一凸起101和向上的凸出多个第二凸起102的背部均形成有凹坑，用于填充下述硬钎料层2。在钎焊待焊接件的情况下，应力缓冲层1不熔化且多个第一凸起101和多个第二凸起102的顶点处不与待焊件钎焊连接，进而形成了多个未焊接点，从而在待焊接面上形成了规则分布的未焊接点，最终切断了积聚在待焊接面上的应力线，释放了焊接接头的残余应力，减少了由于残余应力而导致的焊接接头开裂的风险。此外，由于第一凸起101和第二凸起102的凸出方向相反，有利于增加下述硬钎料层2与应力缓冲层1之间的接触面积，增加了硬钎料层2与应力缓冲层1之间的结合强度，有利于避免硬钎料层2与应力缓冲层1在使用过程中发生撕裂。同时凸出方向相反的第一凸起101和第二凸起102还能起到钉扎和支撑作用，防止钎焊过程中形成为液态的钎料发生乱流，稳定钎缝间隙，提高钎缝成形质量。
硬钎料层2设置于应力缓冲层1的两层且填充于多个第一凸起101和多个第二凸起102形成的凹坑，由于钎料形成为液态，因此第一凸起101和第二凸起102形成的凹坑可以稳定避免钎料发生乱流，稳定钎缝间隙，提高钎缝成形质量。优选地，第一凸起101和第二凸起102的内部均为中空，硬钎料层2可以填充于多个第一凸起101和多个第二凸起102的中空的内部，如此可以增加硬钎料层2与应力缓冲层1之间的接触面积，防止这三层之间发生撕裂，避免影响钎焊后的性能。
优选地，如图3所示，在本实用新型的一种实施例中，第一凸起101和第二凸起102的顶部均形成有防焊平台103，防焊平台103的顶部可以形成为平整的平面，进而使得第一凸起101和第二凸起102的顶部形成为平台状，相较于原有第一凸起101和第二凸起102的圆形的顶部，平台状的防焊平台103有利于保证待焊接面上的未焊接面积，起到较好的释放接头残余应力的作用，降低了由于应力导致的焊接接头开裂的风险。
优选地，如图1至图5所示，在实施例中，内部中空的多个第一凸起101和多个第二凸起102的一端形成为开口，便于热浸镀时形成为液态的钎料填充到内部中空的第一凸起101和第二凸起102中。
优选地，如图1至图5所示，在实施例中，应力缓冲层1可以为冲压成型的，由于第一凸起101和第二凸起102是从应力缓冲层1上向外凸出，同时这两者的一端形成为开口，如此，应力缓冲层1可以通过冲压成型，便于加工。优选地，第一凸起101和第二凸起102可以为具有敞口的半球形或者梯形结构，在便于硬钎料层2填充的同时便于加工。
优选地，如图3所示，在本实用新型的一种实施例中，每个防焊平台103的面积为0.25mm2-1mm2。防焊平台103的尺寸大小的设计需要在满足切断应力线的前提下，保证钎焊时的焊接强度，因此，面积为0.25mm2-1mm2的防焊平台103的尺寸合适，满足焊接强度的同时可以实现切断应力线，释放了焊接接头的残余应力。
优选地，如图1至图5所示，在实施例中，第一凸起101和第二凸起102的凸出高度为0.2mm-2mm。第一凸起101和第二凸起102的凸出高度过高会引起硬钎料层2的厚度过厚，会造成钎料的浪费而且会影响钎焊的焊接效果；第一凸起101和第二凸起102的凸出高度过低则会导致无法切断应力线，因此，凸出高度为0.2mm-2mm的第一凸起101和第二凸起102在可以满足切断应力线的情况下，保证焊接效果。
优选地，如图1至图5所示，在实施例中，应力缓冲层1的表面粗糙度Ra为3.2μm-6.3μm。具有粗糙度的应力缓冲层1可以提高其与钎料之间的结合强度。
优选地，如图1至图5所示，在实施例中，应力缓冲层1的厚度为0.1mm-2mm。应力缓冲层1的厚度过厚将没有实际工程意义，过薄会导致加工难度增加。
优选地，如图4和图5所示，在实施例中，应力缓冲层1可以形成为片状结构，例如为图4和图5所示的长方形的片状结构，形成为长方形片状结构的应力缓冲层1可以包括长度方向和宽度方向两个方向，多个第一凸起101和多个第二凸起102沿应力缓冲层1的长度方向或者宽度方向可以呈直线排列(如图4所示，为沿宽度方向的直线排列)或者波浪形排列(如图5所示，为沿宽度方向的波浪形排列)。图中未示出的是，也可以为沿长度方向的直线排列或者波浪形排列。如此，多个第一凸起101和多个第二凸起102可以均匀地形成在应力缓冲层1上，进而形成了规则分布的多个未焊接点。
优选地，在实施例中，该降低接头残余应力型钎料还包括钎剂层，钎剂层可以包裹在硬钎料层2的外部。钎剂层的设置有利于去除待焊接件和硬钎料层2表面的氧化物和油污杂质，保护硬钎料层2和待焊接件接触面不被氧化，增加硬钎料层2的润湿性和毛细流动性。
优选地，如图1至图3所示，在实施例中，相邻的第一凸起101和第二凸起102之间形成有连接部104，连接部104即为应力缓冲层1本身，使得第一凸起101和第二凸起102之间形成有间隙，进而更有效地切断积聚在待焊接面上的应力线，释放了焊接接头的残余应力；多个第一凸起101和多个第二凸起102为冲压成型的。优选地，多个第一凸起101和多个第二凸起102为一次冲压成型的。
优选地，如图1至图3所示，在实施例中，硬钎料层2可以例如为银基钎料和/或铜基钎料；银基钎料是一种现有技术中常用的合金材料，以银或者银基固溶液体为主，具有优良的导电、耐腐蚀和强度高等性能，银基钎料的标准和含量均为现有技术，可以根据《GBT10046-2018银钎料国家标准》和实际需要进行具体地选择；铜基钎料同样是一种现有技术中常用的合金材料，与银基钎料相比，铜基钎料具有强度高，成本较低，钎焊性能好，硬度适中，钎焊接头性能好，流动性较好等优点，铜基钎料的标准和含量均为现有技术，可以根据《GBT6418-2008铜基钎料标准》和实际需要进行选择。使用者可以根据使用需求选择银基钎料和/或铜基钎料。
优选地，如图1至图3所示，在实施例中，所述应力缓冲层为铜、铜合金、镍、镍合金、铁、铁合金、碳钢、不锈钢中的任一种。上述材料均为现有技术中材料，本领域技术人员可以自制或者从公开的商业渠道获得，例如为铜合金、镍合金和铁合金中可以为现有技术中的材料，例如为专利申请号为201811526936.2中的CuMn10、专利申请号为201711471374.1中的CuNi19、国家标准GB/T10859-2008镍基钎料中的BNi82CrSiBFe、专利申请号为202010298198.1中的H08钢。
优选地，在实施例中，硬钎料层2可以通过热浸镀的方式包覆在应力缓冲层1的两侧。
该降低接头残余应力型钎料通过应力缓冲层形成的多个第一凸起和多个第二凸起实现在待焊接面上形成了规则分布的未焊接点，通过将硬钎料层设置于应力缓冲层的两侧并填充于多个第一凸起和多个第二凸起，实现了切断积聚在待焊面上的应力线，释放了接头残余应力，减少了由于残余应力导致的接头开裂的风险。凸出方向相反设置的多个第一凸起和多个第二凸起还有利于增加硬钎料层与应力缓冲层之间的接触面积，增加硬钎料层与应力缓冲层之间的结合强度，有利于避免硬钎料层与应力缓冲层在使用过程中发生撕裂；同时还能起到钉扎和支撑作用，防止钎焊过程中液态的钎料发生乱流，稳定钎缝间隙，提高钎缝成形质量。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种降低接头残余应力型钎料，用于待焊接件的钎焊，其特征在于，所述降低接头残余应力型钎料包括：
应力缓冲层，包括交错设置的多个第一凸起和多个第二凸起，所述第一凸起的凸出方向和所述第二凸起的凸出方向相反，所述第一凸起和所述第二凸起的内部中空；
硬钎料层，设置于所述应力缓冲层的两侧，所述硬钎料层填充于多个所述第一凸起和多个所述第二凸起的中空的内部，用于防止所述应力缓冲层与所述硬钎料层产生撕裂；
在用所述降低接头残余应力型钎料钎焊所述待焊接件的情况下，所述硬钎料层与所述待焊接件连接，所述第一凸起的顶点和所述第二凸起的顶点不与所述待焊接件连接，用于释放钎缝处的残余应力。
2.根据权利要求1所述的降低接头残余应力型钎料，其特征在于，所述第一凸起的顶部和所述第二凸起的顶部均形成有防焊平台，在用所述降低接头残余应力型钎料钎焊所述待焊接件的情况下，所述防焊平台不与所述待焊接件钎焊连接。
3.根据权利要求2所述的降低接头残余应力型钎料，其特征在于，内部中空的多个所述第一凸起和多个所述第二凸起的一端形成为开口；
所述应力缓冲层为冲压成型的。
4.根据权利要求2所述的降低接头残余应力型钎料，其特征在于，所述第一凸起和所述第二凸起的凸出高度为0.2mm-2mm；和/或
每个所述防焊平台的面积为0.25mm2-1mm2。
5.根据权利要求1所述的降低接头残余应力型钎料，其特征在于，所述应力缓冲层的表面粗糙度Ra为3.2μm-6.3μm。
6.根据权利要求1所述的降低接头残余应力型钎料，其特征在于，所述应力缓冲层的厚度为0.1mm-2mm。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的降低接头残余应力型钎料，其特征在于，所述应力缓冲层形成为片状结构，多个所述第一凸起和多个所述第二凸起沿所述应力缓冲层的长度方向或者宽度方向呈直线排列或者波浪形排列。
8.根据权利要求1所述的降低接头残余应力型钎料，其特征在于，所述降低接头残余应力型钎料还包括钎剂层，所述钎剂层设置于所述硬钎料层的外部。
9.根据权利要求1所述的降低接头残余应力型钎料，其特征在于，相邻的所述第一凸起和所述第二凸起之间形成有连接部；
多个所述第一凸起和多个所述第二凸起为冲压成型的。
10.根据权利要求1所述的降低接头残余应力型钎料，其特征在于，所述硬钎料层为银基钎料和/或铜基钎料；
所述应力缓冲层为铜、铜合金、镍、镍合金、铁、铁合金、碳钢、不锈钢中的任一种。
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| CN202321879838.3U CN220533302U (zh) | 2023-07-17 | 2023-07-17 | 一种降低接头残余应力型钎料 |
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