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1、ICS 25. 160. 50CCS J33团体标准T/HNNMIA 272022换向器用石墨紫铜构件真空钎焊工艺规范Specification for vacuum brazing of graphite - copper components for commutators2022-04-27 发布2022-04-27 实施河南省有色金属行业协会 发布T/HNNMIA 272022BIhJ图2内部缺陷示意图A向 (a)搭接接头8. 2.3剪切强度石墨-紫铜构件接头剪切强度N 24MPao 8. 2.4连接电阻石墨-紫铜构件接头连接电阻W5mQ08.3检验规那么8. 3. 1外观质量工件焊前
2、准备、装配与固定、焊后处理均应进行检验。钎缝应100%进行目视外观检验，目测不能确定时使用510倍放大镜进行，对于有阻挡视线、 不能直接目视的部位可采用反光镜进行观察。渗透检测法可检测露在外表的缺陷：如裂纹、疏松、缩孔和气孔等缺陷。8. 3.2内部质量8. 3. 2.1钎焊接头内部质量抽检比例按图样或专用技术文件的规定。8. 3. 2. 2根据工件结构特点，可采用超声波检测焊件内部质量，具体可按照GB/T 11345的相关规定执 行。8. 3, 2. 3计算钎着率时可采用X射线、超声波和撕裂钎缝的方法获取钎缝的实际钎焊面积。8. 3,3钎缝强度换向器用石墨-紫铜构件钎缝强度试样形状见图3,具体
3、可按照GB/T 11363的相关规定执行。T/HNNMIA 272022加!K图3钎缝剪切强度试样示意图8. 3.4连接电阻采用伏安法测量接头连接电阻，具体见附录B。9标识、贮存及记录8.1 标识每批产品钎焊完工后填写随工单，并随该产品流转到下一工序。随工单上至少标明以下内容：a）工序编号；b）工序名称；c）设备编号；d）加工数量;e）加工日期；f）操人员名称；g）质量检验结论。8.2 贮存对钎焊后的换向器用石墨-紫铜构件，使用专用包装盒包装好后，应贮存在环境温度为1030C, 相对湿度不大于55%,周围没有酸、碱或其它腐蚀性气体且通风良好的库房里。9. 3记录按规定格式填写工艺记录，工艺记录
4、应包括设备类型、设备型号、工件类型、生产日期、操作人员， 以及生产过程中不合格品数量类型。工艺记录应清晰整洁，划改处要签名并填写口期。记录格式见附录 BoT/HNNMIA 272022附录A（资料性）石墨-紫铜构件真空钎焊推荐用活性钎料牌号主要化学成分（质量分数，%）熔化温度范围推荐钎焊温度（C）主要特性固相线CC）液相线（C）BAg63CuTiAg-(32 38)Cu-(1.5 2)Ti780805835855适于高端换向器 中石墨与紫铜的 真空钎焊BAg68CuTiAg-(27 32)Cu-(2 3)Ti780815845860BAg59CuInTiAg-(23.5 3O)Cu-( 1 1
5、.5)Ti-(l 2 15)In605715745765BAg63CuTiSnAg-(31 37)Cu-(l .5 2)Ti-(0.5 1.5)Sn775806840855BTi35ZrCuNiTi-(34 36)Zr-( 14 16)Cu-( 1416)Ni770820850870适于中端换向器 中石墨与紫铜的 真空钎焊BTi38ZrCuNiTi-(36.5 38.5)Zr(14 16)Cu-(9U)Ni805815845865BTi5IZrCuNiTi-(26 28)Zr-(14 16)Cu-(6 8)Ni829858890900BTi72CuNiTi-(1416) Cu-(2426)Ni
6、901914950964BTi25CuZrTi(24 26)Zr-(4951)Cu780815845865BNi76CrPNi-(9 12)Cr-(1214)P878903933953适于低端换向器 中石墨与紫铜的 真空钎焊BNi76CrPCuNi-(9 12)Cr-( 1214)P-(8 10)Cu880910950960T/HNNMIA 272022附录B（资料性）石墨-紫铜构件算空钎焊工艺记录格式钎焊工艺记录格式见表B.1。表B. 1石墨-紫铜构件真空钎焊工艺记录卡工序名称设备类型口立式钎焊炉口卧式钎焊炉设备型号工件类型真空钎焊钎焊温度CC）温区1温区2温区3温区4温区5温区6温区7温区
7、8峰值温度（）保温时间（min）升温速率（C/min）升温速率（C/min）操作人/日期检验不合格品类型数量（只）总计合格数：（只）操作人/日期10T/HNNMIA 272022附录C（规范性）石墨-紫铜构件钎焊接头连接电阻测试方法C.1试样沿着垂直换向器用石墨-紫铜构件接头焊接面方向切割出L5rnmX40mni的小圆柱作为被测试样，使 焊缝处于试样长度方向中心。C.2清洗将试样外表用丙酮擦干净、干燥。C.3试验步骤1）选取YJT0A型恒流电源、7081型精密电压计与C. 2中试样组成检测电路；2）向试样中通入100mA的电流，用电压计测量试样两端电压，根据电流和电压，计算出试样总电阻Rs；3
8、）石墨电阻率为13xl（y6Q.m,紫铜电阻率为0.0180m,结合试样面积，根据电阻率公式分别 计算得到石墨电阻&和紫铜电阻Rc o4）由公式C.1计算得到接头电阻用。为提高准确性。同时测量5组，取其平均值。电氏计图C. 1检;那么电路不意图C.4试验结果的表述按下式计算试样接头连接电阻/?；： Rj = Rs- Rg- Rc（C.1）式中：Rj -试样接头连接电阻，单位为亳欧姆（mC）；Rs -试样的总电阻，单位为亳欧姆（m。）；Rg 一试样中石墨的电阻，单位为毫欧姆（mQ）；Rc -试样中紫铜的电阻，单位为毫欧姆（mQ）。11T/HNNMIA 272022目 次前 言II1范围12规范性
9、引用文件13术语和定义14基本要求24. 1人员24. 2环境24.3安全25钎焊材料选用25. 1母材25. 2钎料25. 3辅助材料36设备与工装36. 1真空钎焊炉37. 2辅助设备38. 3工装37钎焊工艺过程39. 1钎焊工艺验证410. 2钎焊工艺流程47.3操作工艺内容48质量检验58. 1接头等级58. 2质量要求511. 3检验规那么79标识、贮存及记录812. 1标识89.2贮存89. 3记录8附录 A （资料性）石墨-紫铜构件真空钎焊推荐用活性钎料9附录 B （资料性）石墨-紫铜构件真空钎焊工艺记录格式10附 录 C （规范性）石墨-紫铜构件钎焊接头连接电阻测试方法 11
10、C. 1试样11C.2清洗11C. 3试验步骤11C.4试验结果的表述11T/HNNMIA 2720221 1 / 1-A 刖百本文件按照GB/T 1. 1-2020标准化工作导那么 第1局部：标准化文件的结构和起草规那么的规定 起草。本文件中附录A、B为资料性附录、附录C为规范性附录。本文件由河南省有色金属行业协会提出并归口。本文件起草单位：郑州机械研究所、中机智能装备创新研究院（宁波）、哈尔滨 工业大学、合肥工业大学、杭州华光焊接新材料股份、郑州航空工业管理学院、河南机电职也 学院。本文件主要起草人：龙伟民、钟素娟、张雷、魏永强、裴黄崟、宋晓国、张丽霞、刘大双，金李梅、 王琴、黄俊兰。本文
11、件为首次发布。IIT/HNNMIA 272022换向器用石墨-紫铜构件真空钎焊工艺规范1范围本文件规定了换向器用石墨-紫铜构件真空钎焊的基本要求，钎焊材料选用，设备与工装，钎焊工艺过程，质量检验，标识、贮存及记录等内容。本文件适用于换向器用石墨-紫铜构件的真空钎焊工艺与质量控制。2规范性引用文件以下文件中的内容通过文中的规范性引用而构本钱文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件, 仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本 文件。GB/T 467阴极铜GB/T 678化学试剂乙醇GB/T 686化学试剂丙酮GB/T 4842GB/T 8979纯
12、氮、高纯氮和超细氮GB/T 11345焊缝无损检测超声检测技术、检测等级和评定GB/T 11363钎焊接头强度试验方法GB/T 22673旋转电机用天然石墨电刷的基本特性GB/T 33148钎焊术语HB 5354热处理工艺质量控制JB/T 6966钎缝外观质最评定方法3术语和定义GB/T 33148界定的以及以下术语和定义适用于本文件。3. 1石墨-紫铜构件 Graphite - copper composite structural parts采用机械连接、粘结、钎焊、扩散焊等连接方法将石墨与紫铜连成一体，组成具有特定功能的复合 构件。3.2活性钎料 active filler metal含
13、有对氧具有高亲和力元素（如Ti、Zr、AL Cr等）且能直接润湿石黑和紫铜的钎料。3.3 3均温处理 un i form-temperature process i ng真空钎焊过程中，需在钎料固相线温度10C30C以下进行保温，保温时间应根据工件大小或装炉 量确定，确保待焊部位温度一致的过程。3.4真空钎焊 vacuum brazing钎焊过程中，焊件的接头部位在钎焊温度下保持的时间。来源：GB/T 33148-2016, 3.3.9T/HNNMIA 2720223.5润湿性 wettability钎焊时，液态钎料对母材浸润和附着的能力。来源：GB/T 33148-2016. 3.1.63.
14、6钎着率 brazed rate钎焊接头中实际钎焊面积与名义钎焊面积的比值。来源：GB/T 33148-2016, 3.1.13.7钎缝间隙 brazing/soldering gap在钎焊温度下待钎焊试件之间狭窄的间隙。来源：GB/T 33148-2016, 3.1.14基本要求4. 1人员4.2 .1人员应掌握真空钎焊相关的基础知识，并经过专业岗位技术培训，考核合格后持证上岗。4.3 . 2人员应掌握环境保护和职业健康安全相关的基础知识。4.1.3 人员应掌握真空钎焊工艺设备和仪滞的操作方法，取得相应设备操作证。4.1.4 人员应按照工艺要求进行操作，按规定格式填写工艺记录。4.2环境4.
15、 2.1工作场所应整洁有序，有良好照明条件。4. 2.2工作台面应保持干净，物料摆放有序、整齐，仪器设备应保持干净整洁。4. 2.3钎焊厂房应设有通风装置，保持不间断的良好通风，并配备防火防爆措施。4.3安全4. 3.1设备电源应可靠接地，定期对设备的水、电、气系统进行安全检查，消除安全隐患。4. 3.2设备应在检定或校准的有效期内，按使用说明书及安全操作规程使用。4. 3.3真空钎焊炉使用时，严禁翻开加热炉两侧的罩板。5. 3.4易燃易爆品的管理应遵守工厂技术安全的有关规定。5钎焊材料选用6. 1母材石墨应符合GB/T 22673的规定，紫铜应符合GB/T 467中1号标准铜的规定。5.2钎
16、料1.1 .1钎料的选用原那么1.2 . 1.1钎料应具有合适的熔点。5. 2. 1.2钎料应含有对石墨和紫铜均具较好润湿性的元素，润湿角不大于45。T/HNNMIA 2720225. 2. 1.3钎料不能含有蒸汽压高的合金元素。5. 2.1.4钎焊后接头的导电性能良好。5. 2.1.5钎料的反响物合理，不能形成过多金属间化合物。5. 2. 1.6钎料要符合环保要求且具有经济性。根据工件装配及钎焊要求，钎料可采用箔状、粉状、膏状或预制成型的任何形式。5. 2.3推荐优先选用液相线温度在920以下的活性钎料，具体牌号及主要成分见附录A。5.3辅助材料5.3.1 阻流剂阻流剂可采用粒度小于15叩的
17、氧化铝粉或氧化错粉与乙醇或丙酮、粘结剂调制而成，也可采用专用 钎焊阻流剂。氧化铝粉、氧化钻粉应有合格证明。5. 3.2其他辅助材料钎焊用其他辅助材料见表1。表1其他辅助材料6设备与工装序号材料名称要求标准1缸气纯缸GB/T 48422氮气纯氮GB/T 89793丙一化学纯GB/T 6864乙醉化学纯GB/T 6785.1 真空钎焊炉5.1.1 炉温均匀性应满足HB 5354III类炉子的要求。5.1.2 炉子的有效加热区尺寸满足工件的使用要求。5.1.3 炉子最高温度：1200。6. 1.4 极限真空度：6.5X10-6Pao1.1.5 炉子的升温及冷却速率应满足钎焊热循环的要求。1.1.6
18、应配备温度控制和记录装置以及超温报警装置，并应按工艺要求配备负载热电偶。1.1.7 充气回炉及充气装置不得泄露气体。6.2 辅助设备超声波清洗机、化学清洗设备、储能点焊设备等辅助设备应满足石墨-紫铜构件的真空钎焊工艺要 求。6.3 工装6. 3.1工装在钎焊温度下具有好的尺寸稳定性和足够的强度、刚度，并有保持合适钎缝间隙的能力。6. 3.2工装应采用热容量小、不污染钎焊环境的材料。推荐采用不锈钢、石墨材料等。6. 3.3真空钎焊时可采用专用保护盒，推荐采用不锈钢材料制成，其外形尺寸应根据钎焊组件的形状 和数量确定。7钎焊工艺过程T/HNNMIA 2720227.1钎焊工艺验证7.1.1 当出现
19、以下情况之一时均应进行钎焊工艺验证：a）新产品（型号发生变化）投产；b）工艺参数（钎焊温度、保温时间）变化；c）钎料生产厂家更换；d）采用新的真空钎焊炉；e）真空钎焊炉大修、改造或搬迁；f）超过一年未使用的真空钎焊炉重新投入使用。7.1.2 钎焊工艺验证应采用工件或与工件母材和钎料相同的钎焊试件进行。7.1.3 应将钎焊工艺验证确定的工艺参数纳入工件的钎焊生产工艺文件中，钎焊工艺验证试验结果应 按规定记录并存档。7.2钎焊工艺流程石墨-紫铜构件的真空钎焊工艺流程见图1。图1工艺流程图7.3操作工艺内容7. 3.1焊前准备采用200#、400#、600#砂纸逐级打磨紫铜待焊面，并用800#砂纸轻
20、轻打磨石墨待焊面。7. 用丙酮或乙醇擦拭紫铜和石墨的待焊面，烘干备用。7 钎料外表用砂纸打磨去除氧化膜，乙醇擦拭晾干备用。片状或箔状钎料应裁剪成与钎焊面相 近或略大的片状备用；粉状钎料应与粘结剂调制成膏状备用。8 .3.2装配固定3. 2. 1按照图纸、工艺或有关技术标准要求进行装配与固定，确保石墨与紫铜的相互位置固定，应 严格控制石墨/钎料/紫铜的安放次序和相互位置。7. 3. 2. 2应选用耐高温且与母材线膨胀系数差异小的工装进行固定，固定时使石墨与紫铜的相对位置 准确定位。7. 3. 2. 3钎缝间隙控制在0.03mm0.15mm,其最正确间隙数值应由试验评审后确定。7. 3. 2. 4
21、当采用箔状钎料时，可采用储能点焊进行钎料定位，应保证钎焊面与箔状钎料压合紧密。7. 3. 2.5对于不需要钎焊的部位可涂覆阻流剂，但不允许阻流剂进入钎焊接头部位。7. 3.3真空钎焊炉检查3. 3. 1校验真空钎焊炉计量仪器，保证量值的正确可靠，防止仪器失灵造成废品损失。7. 3. 3. 2真空钎焊炉的水、电、气应处于正常状态，阀门开关灵活。7. 3. 3. 3电源绝缘和炉子密封性能应良好。7. 3. 4入炉T/HNNMIA 2720227. 3. 4. 1工件装炉前应检查钎料装配情况，并应保证石墨、钎料、紫铜相互间的装配位置和装配尺寸 应符合要求，合格后方可入炉。7 . 3. 4. 2工件装
22、配后可直接入炉，也可先放置在保护盒内再入炉，工件应置于真空钎焊炉的有效加热 区。根据工艺需要设置负载热电偶，负载热电偶应放置在工件需要控制实际钎焊温度的部位或放置在工 件相应部位。8 .3.5钎焊7. 3. 5.1工件入炉后，应先抽真空，待真空压强不大于1X1（Tpa后方可加热升温。7. 3. 5. 2对于使用粘结剂的钎料，炉子加热到粘结剂挥发温度（380400）时保温1520min,使 粘结剂充分挥发，待真空压强不大于1X10 3Pa方可继续升温。7. 钎焊加热到400C以上至钎焊保温结束，真空室内真空压强不大于6X10 Ta。7. 3. 5. 4钎焊加热过程中推荐加热速度为15/min-3
23、0aC/min,大型工件或装炉量大时加热速度可适 当降低。钎焊组件在加热至钎焊温度之前应进行均温处理。7. 3. 5. 5钎焊温度应比钎料液相线高30C50,常用活性钎料推荐钎焊温度参照附录A。7. 3. 5. 6保温时间应根据工件尺寸大小、钎料与母材间相互作用的剧烈程度而定，最正确的保温时间应 经试验评审后确定。7 . 3. 5. 7钎焊结束后工件随炉冷却，应冷却至室温方可从钎焊炉中取出。8 .3.6焊后处理3. 6.1工件焊后应及时清除外表的阻流剂。7. 3. 6. 2工件外表多余的钎料可用机械加工、打磨或锂修的方法去除。8质量检验8.1接头等级钎焊接头等级按JB/T 6966的规定分为I
24、级、II级、HI级。接头等级应在设计图样中注明。未注明 时按III级接头执行。8. 2质量要求8. 2. 1外观质量8. 钎缝外露部位均应显示钎料存在，钎缝应光滑连续。8. 钎缝外表应平滑、光洁，不应有影响使用的夹渣、气孔、过烧、氧化、焊瘤、未钎透等缺欠。8. 钎缝外观缺陷应符合表2的要求。表2外观缺陷要求5缺陷类型接头等级IIIIII钎料未熔化不允许裂纹不允许溶蚀不允许溶他深度小于该处基体金属溶蚀深度小于该处基体金属厚度的5%10%厚度的10阳20%气孔钎缝长度大于25mm时，全长任 意25mm钎缝上气孔直径之和 不大于0.8mm：钎缝长度小于最大气孔直径不大于Inun,累 计长度不大于钎缝
25、总长的50%不限T/HNNMIA 272022i级、n级接头不允许穿透性缺陷：【n级接头允许存在对工件功能无影响的部位存在穿透性缺陷。缺陷类型接头等级IHIII25mm时，气孔直径之和不大于0. 6mm8. 2.2内部质量8. 2. 2.1钎焊接头内部不允许有裂纹。8. 2. 2. 2钎焊后紫铜母材不允许有过烧。8. 2.2.3 I级、II级钎焊接头内部不允许有穿透性缺陷。8. 2. 2. 4钎着率应符合表3的要求。表3钎着率要求级别I级I【级HI级钎着率/%90-10085-9065-858. 钎焊接头内部气孔或未钎透缺陷应符合表4的要求，不同接头内部缺陷示意图见图2。表4内部气孔或未钎透缺
26、陷要求接头等级III111缺陷面积占比/%内部缺陷总面积不大于钎缝总面 积的15%内部缺陷总面积不大于钎 总面积的25%不要求搭接接头内部缺陷气孔或未焊合缺陷的尺寸(d)不 大于接头搭接长度(a)的15%尺寸大于搭接接头长度(a) 10%的 缺陷与接头边缘的距离(c)、(e) 不小于搭接接头长度(a)的40%气孔或未焊合缺陷的尺寸(d) 不大于接头搭接长度的 30%尺寸大于搭接接头长度 (a) 20席的缺陷与接头边缘的 距离(c)、(c)均不小于搭接接 头长度(a)的30%对接接头内部缺陷气孔或未焊合缺陷的尺寸(d)不 大于对接接头厚度的(a)的15% 尺寸大于对接接头厚度(a) m 的缺陷与接头边缘的距离(c)、 (e)均不小于对接接头厚度(a)的 40%气孔或未焊合缺陷的尺寸(d) 不大于对接接头厚度的 30%尺寸大于对接接头厚度 (a) 25与的缺陷与接头边缘的 距离(c)、(e)均不小于对接接 头厚度的30%本表括号中的a、b、c、d、e见图2。