[發明專利]一種放熱焊接頭裂紋試驗用模具

無效

• 申請號: 200910092149.6
• 申請日: 2009-09-01
• 公開（公告）號: CN101639423A
• 公開（公告）日: 2010-02-03
• 發明（設計）人: 聶京凱;韓鈺;馬光;陳玉成;李現兵;陳新;徐德錄;王立全
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28;G01N3/60;B23K23/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司
• 代理人: 張 慧

技術領域

本發明涉及一種放熱焊(鋁熱焊)試驗用模具組件，該模具可以用以測試放熱焊(鋁熱焊)接頭冷卻后開裂傾向測試。

背景技術

隨著經濟發展，電網建設的步伐逐漸加快，在電網建設中，變電站接地網可靠性對于電網的安全運行至關重要，因此，新一代的銅包鋼接地網正逐步取代熱鍍鋅鋼接地網。接地網的布設位置多位于野外環境，采用電弧焊、氣焊都有設備搬運不便、需配套設施的缺點。故放熱焊接(鋁熱焊)是一種適合的焊接方式，而銅包鋼接地網的接頭為銅、鋼復合材料，以往的放熱焊(鋁熱焊)接往往針對銅-銅接頭、鋼-鋼接頭。而對于銅鋼復合材料接頭的焊接需開發新型放熱焊(鋁熱焊)劑，放熱焊劑(鋁熱焊)劑焊制接頭的重要標準之一為接頭表面不能出現裂紋，因裂紋的出現增加了接頭表面缺陷，易降低接頭耐蝕性，故放熱焊(鋁熱焊)焊劑在研制過程中需通過調整成分消除接頭裂紋。

接頭的裂紋一般發生在焊接完畢后幾分鐘內，可認為是冷卻過程中應力集中造成的。位置一般處于接頭金屬與試棒結合處遠離接頭中心部位，焊接完畢后，由于接頭表面金屬冷卻收縮快，而芯部還保持高溫膨脹狀態，故在接頭表面存在較大的拉應力，使接頭開裂。接頭中有無裂紋直接反映了接頭金屬的塑韌性。大的裂紋肉眼可見，微裂紋則不易察覺，是接頭中的隱患，故通過專用模具擴大應力集中，反應接頭開裂傾向對于焊劑配方調整具有重要意義。

發明內容

為了解決現有配方試驗中無專用試驗模具的問題，本發明提供了一種專門進行銅包鋼接頭放熱焊(鋁熱焊)試驗模具，使用該模具可以用來測試焊后接頭開裂傾向，用于試驗配方的調整。

為了達到上述目的，本發明采取了如下技術方案：本發明包括模具體和設置在模具體上端的模具蓋，所述的模具體為左右開模，模具體內包括熔化腔、流腔、試樣型腔和試棒通孔，熔化腔通過流腔與試樣型腔相連通。所述的試樣型腔包括相互連通的試樣型腔柱體和試樣型腔椎體兩部分，所述的試樣型腔柱體與流腔相連通，所述的試樣型腔椎體與水平布置的試棒通孔相連通。

所述的試樣型腔椎體錐角小于60度。

所述的熔化腔包括相互連通的熔化腔上椎體和熔化腔下椎體，熔化腔下椎體與流腔相連通，熔化腔上錐體的錐角小于熔化腔下錐體的錐角。

本發明具有以下優點：

1)測試放熱焊(鋁熱焊)接頭的專用模具，通過運用試樣型腔的椎體形狀結構反映試樣的開裂傾向；

2)測試放熱焊(鋁熱焊)接頭的專用模具，通過此模具進行接頭焊接測試，試驗結果可用于接頭材料開裂傾向分析，用以對焊劑成分進行調整。

附圖說明

圖1是試驗模具整體外觀圖

圖2是開模狀態試棒與模具位置

圖3是圖1的A-A向剖視圖

圖中：1、模具蓋，2、熔化腔，3、模具定位銷，4、模具夾定位孔，5、流腔，6、試樣型腔，7、試棒通孔，8、熔化腔上椎體，9、熔化腔下椎體，10、試樣型腔柱體，11、銅包鋼材料試棒，12、試樣型腔椎體，13、開模面。

具體實施方式

下面結合圖1～圖3對本發明作進一步說明：

本實施例中的焊接模具包括模具體和設置在模具體上端的模具蓋。在模具體內自上而下依次布置有熔化腔2、流腔5和試樣型腔6。模具為左右開模，石墨材質，開模面穿過熔化腔2、流腔5和試樣型腔6。

熔化腔2包括熔化腔上椎體8和熔化腔下椎體9，熔化腔2的兩個椎體自上而下直徑線性減小，并且熔化腔上錐體8的錐角小于熔化腔下錐體9的錐角。

流腔5為一柱體，連通熔化腔2與試樣型腔6。流腔5的上端與熔化腔下椎體9相連通。

試樣型腔包括試樣型腔柱體10和試樣型腔椎體12，二者相互連通，試樣型腔柱體10與流腔5相連通，試樣型腔椎體12與一水平試棒通孔7相連通，試樣型腔椎體12的軸線也為水平布置，與試棒通孔7的軸線重合，并且試樣型腔椎體12與水平試棒通孔7連通端的直徑小于與試樣型腔柱體10連通端的直徑。

模具蓋：模具蓋主要起排氣和保護作用，避免熔融金屬直接噴濺。

熔化腔：熔化腔為模具主要反應部件，焊接劑(鋁熱劑)在其中進行反應形成熔融態金屬液體。

流腔：流腔是模具中的引流部件，熔融態金屬液體沿流腔平穩流入試樣型腔。

試樣型腔：試樣型腔是模具的成型部分，熔融態金屬液體在試樣型腔內與銅包鋼試棒結合，熔化試棒的表層，實現焊接。在試樣型腔內形成的試樣為椎體，充分體現試樣金屬的開裂傾向。試樣型腔由試樣型腔椎體和試樣型腔柱體兩部分組成，試樣型腔椎體與試棒通孔相連，試棒型腔椎體錐角小于60度。

運用本發明時，將開合的模具沿圖3中13開模面進行組合，模具兩部分經圖1中定位銷3定位組合，將圖2中的銅包鋼試棒按圖2位置進行放置，試棒長度應在試棒放入模具后有一定余量外露于模具外，試棒放置完畢后用模具夾在圖1中模具夾定位孔4處將模具鎖死，以防止試驗過程中模具分開，液體金屬流出傷人，隨后在圖2中9熔化腔下椎體處放置鋼制擋片，其作用在于防止放熱焊(鋁熱焊)焊劑從流腔漏出；隨后在圖1中熔化腔內添加放熱焊(鋁熱焊)焊劑及引燃劑，點火引燃后，焊劑在圖1中熔化腔2內發生反應，形成液態熔融金屬，隨后熔化鋼制擋片，金屬液體通過圖1中的流腔5進入圖1中的試樣型腔6，與圖2中銅包鋼試棒熔接，形成試樣，待反應完全完畢后，試樣靜置幾分鐘開模，將接頭試樣從模具中取出在空氣中冷卻，放置20分鐘后即可觀察試驗結果，在試棒與接頭金屬接觸最薄位置，即椎體接頭頂端位置，如出現裂紋則配方尚需調整，如未出現裂紋，則表明配方焊劑開裂傾向小。