论文部分内容阅读
某电机厂在电机转子紫铜环结构的焊接生产中,在紫铜环与铜条经钎焊连接后,出现了紫铜环熔焊接头的开裂问题。针对这一问题,进行了紫铜环焊接接头失效原因分析,并在此基础上,提出了改换焊丝B30的焊接工艺方案,对原有焊丝HS201焊接接头和B30焊接接头的高温力学性能进行了对比,同时采用有限元方法对紫铜环结构钎焊后冷却阶段的应力场进行了模拟计算。转子紫铜环熔焊焊接接头的失效原因分析认为:紫铜环熔焊焊缝内部存在大量的液化裂纹,其产生原因是焊缝内混入过量的氧元素,高温时形成低熔共晶体(Cu2O+Cu),低熔共晶体分布在晶界上,削弱了铜在高温时的晶间结合力,焊接接头力学试验结果表明存在焊接缺陷的HS201焊接接头抗拉强度显著下降。数值模拟结果表明:在钎焊冷却过程中HS201焊接接头受到的等效应力大于有缺陷的HS201接头在某些高温区间的抗拉强度,也就是说高温时,存在缺陷的HS201焊接接头将不能承受冷却过程中所受到的力的作用,结果导致焊接接头产生裂纹或在后续钎焊过程中发生断裂。针对上述紫铜环熔焊接头的失效原因分析,选用新型焊接材料B30对紫铜进行了焊接,对B30焊接接头进行了一系列的力学性能实验和焊缝组织分析,结果表明:采用焊丝B30的焊接接头高温强度远远大于焊丝HS201的接头强度,接近或超出母材紫铜强度的80%。焊丝B30的焊接接头焊缝组织良好,没有发现裂纹存在。数值模拟结果表明在冷却过程中焊丝B30焊接接头受到的拉应力小于其接头的高温抗拉强度,焊接接头强度满足使用要求。为了克服采用焊丝B30后,焊接接头导电性下降和材料成本增加的问题,对焊丝B30接头形式进行了优化,结果表明:紫铜环焊接时采取复合接头或将V型坡口改为X型坡口的两种优化方案均满足使用要求,建议采用。