硅青铜转子导条钎焊中低银钎料的应用

纪玫红，王岳元

(上海电气集团上海电机厂有限公司，上海 200240)

0 引言

端环与转子导条的钎焊是鼠笼型异步电机生产中的一个重要工序。钎焊质量的好坏直接影响到电机的性能及质量。钎焊时，工件是依靠熔化的钎料凝固后形成牢固的接头，因此钎焊的质量在很大程度上取决于钎料。为了保证焊接质量，国外多家公司在纯铜端环与铜合金导条钎焊时均选用高银(50%银)钎料。我公司在池槽式纯铜端环与铜合金导条钎焊结构中，选用的是含银量45%银钎料。为了降低成本，提高经济效益，从2005年开始，我公司通过更新焊接设备、改进焊接工艺方法来逐步开发和使用低银钎料。钎料的含银量从45%降到40%，又降至34%。但是白银价格持续上涨，尤其是2011年还突破了万元大关。如何进一步降低银钎料的含银量是摆在我们面前迫切需要解决的一个课题。

1 低银钎料的选定

2010年我公司将转子导条材料整合为紫铜、硅青铜两大类。其中硅青铜导条按含硅量从低到高，又分为一号硅、二号硅、三号硅、四号硅;取消了黄铜、铝青铜转子导条的分类。这为进一步降低转子导条钎焊用钎料的银含量带来了契机。

但是由于钎焊结构和母材材质所限，如材质为硅青铜的转子导条具有热脆性及在熔融钎料下的自裂倾向，钎焊时应选用熔点较低的钎料和加热比较均匀的钎焊方法，银钎料的含银量下降空间也有限。在两次工艺攻关的基础上，拟开发与目前使用的银钎料同属银铜锌锡系的钎料:BAg30CuZnSn来代替BAg34CuZnSn，钎料化学成分见表1。

表1 钎料化学成分

2 钎焊接头的强度试验(试验方法参照GB/T 11363—2008)

2.1 拉伸试验

根据实际生产情况，选用紫铜、硅青铜为母材，钎剂为FB112(见图1)。试验时拉棒一端均为紫铜(T2)，另一端分别是紫铜(T2)、2号硅青铜(THYD2)、3号硅青铜(THYD3)、4号硅青铜(THYD4)，见图2。钎焊接头的平均抗拉强度见表2。

表2 钎焊接头的平均抗拉强度 MPa

试验结果表明:钎料BAg34CuZnSn与BAg30CuZnSn相同母材的钎焊接头抗拉强度数值相近。

2.2 剪切试验

试样一端均为紫铜(T2)，另一端分别是紫铜(T2)、2号硅青铜(THMD2)、4 号硅青铜(THMD4)。钎料为BAg30CuZnSn，钎剂为FBll2。试样均采用搭接接头，均断于母材(见图3)。钎焊接头的剪切力见表3。

图3 剪切试样

表3 钎焊接头的剪切力 kN

3 钎焊接头的弯曲试验(试验方法参照ASME标准IX卷QB—160)

试样一端均为紫铜(T2)，另一端分别是紫铜(T2)、1号硅青铜(THMDl)、2号硅青铜(THMD2)、3号硅青铜(THMD3)、4号硅青铜(THMD4)。钎料为BAg30CuZnSn，钎剂为FBll2。试样均采用对接接头。弯曲试验时压头直径为40 mm，弯曲角度为60°(见图4)。

图4 弯曲试样

弯曲后，紫铜与紫铜钎焊试样的拉伸面上钎缝区域内，沿任何方向均无缺陷。个别紫铜与硅青铜钎焊试样发现有缺陷，但缺陷长度均小于3 mm，符合ASME标准IX卷中相关规定(弯曲后，在导向弯曲试样凸面任意方向上测量，均不得有大于3 mm的开口缺陷，弯曲试验过程中在试样棱角处产生的裂纹除外)。

4 工艺试件接头切片试验(试验方法参照ASME标准IX卷QB—180)

工艺试件的尺寸和形状按照产品实际情况，并模拟产品实际钎焊过程。攻关小组分别在大型电机分厂和高速电机分厂采用火焰钎焊和中频感应钎焊工艺试件(见图5、图6)。

在电机设计制造过程中，更多需要考虑的是导电性能方面的要求，即如何保证转子导条与端环之间要有可靠的接触。接头处面积足够大，使其焊缝处接触电阻值尽量小，从而不影响电机的性能参数。为此我们通过解剖钎焊接头，来检查钎缝致密件(见图7、图 8)。

在对钎缝进行了着色检查后发现硅青铜导条焊缝区域有小气孔，且气孔数量多于紫铜导条焊缝区域(见图9、图10)。但试样的每个侧面缺陷率均未超过20%，优于ASME标准Ⅸ卷中相关规定(未钎接区的总长度不得超过接头搭接长度的20%)。

5 结语

钎料BAg30CuZnSn与BAg34CuZnSn在钎焊性能上相近;在使用操作上与钎料BAg34CuZnSn无异，不需改变工艺或增加设备，可以替代钎料BAg34CuZnSn使用。

目前钎料BAg30CuZnSn已在我公司全面推广使用，且使用情况良好，钎焊质量稳定可靠。

[1]张启运，庄鸿寿.钎焊手册，2版[M].北京:机械工业出版社，2008.

[2]邹僖.钎焊2版[M]北京:机械工业出版社，1989.

[3]ASME锅炉及压力容器委员会焊接分委员会.ASME锅炉及压力容器规范第Ⅸ卷1版[M].北京:化学工业出版社，2008.