文档介绍：陶瓷陶瓷/ /金属钎焊接头形式金属钎焊接头形式优化与残余应力分析优化与残余应力分析有限元软件模拟结果有限元软件模拟结果 051106927 051106927 金震耀金震耀钎焊钎焊钎焊与熔焊有本质上的区别,两焊件钎焊前应保钎焊与熔焊有本质上的区别,两焊件钎焊前应保持一定的间隙。钎料放在间隙中或间隙旁,钎料持一定的间隙。钎料放在间隙中或间隙旁,钎料成分与焊件不同,熔点比焊件材料低。当焊件被成分与焊件不同,熔点比焊件材料低。当焊件被加热到一定的温度,即比钎料的熔点温度高一点加热到一定的温度,即比钎料的熔点温度高一点时,钎料熔化并浸润填满两焊件间的间隙。焊件, 时,钎料熔化并浸润填满两焊件间的间隙。焊件, 钎料冷凝后就形成了牢固的接头。钎焊时只有钎钎料冷凝后就形成了牢固的接头。钎焊时只有钎料熔化,被焊金属处于固体状态,熔化的钎料是料熔化,被焊金属处于固体状态,熔化的钎料是依靠润湿和毛细作用吸入或渗入到焊件的间隙内依靠润湿和毛细作用吸入或渗入到焊件的间隙内后与固态被焊金属相互扩散形成钎焊接头。后与固态被焊金属相互扩散形成钎焊接头。特点:加热温度低,可以采用不同熔点的钎料,可特点:加热温度低,可以采用不同熔点的钎料,可以在较宽的温度范围中变化,变形小,应力小, 以在较宽的温度范围中变化,变形小,应力小, 对材料性能影响不大,保证焊件的尺寸与精度。对材料性能影响不大,保证焊件的尺寸与精度。残余应力残余应力??当物体温度恢复到原始的均匀状态后,构当物体温度恢复到原始的均匀状态后,构件中仍然存有的应力,这种应力称为残余件中仍然存有的应力,这种应力称为残余应力。应力。??焊接残余应力:在焊接过程全部结束,焊焊接残余应力:在焊接过程全部结束,焊件完全冷却后残余在焊件中的内应力叫做件完全冷却后残余在焊件中的内应力叫做焊接残余应力。纵向残余应力是指应力作焊接残余应力。纵向残余应力是指应力作用方向与焊缝平行的残余应力,用用方向与焊缝平行的残余应力,用σσ x x表示。表示。垂直于焊缝的应力为横向残余应力,用垂直于焊缝的应力为横向残余应力,用σσ y y表示。表示。接头形式优化接头形式优化?接头形式优化:改进接头形式,试件形状, 钎料性能与厚度,中间层性能,来影响最后的残余应力。接头形式的优化能有效降低焊后残余应力,以保证陶瓷不开裂,从而达到提高性能降低成本的目的。?钎料性能参数及厚度是决定接头残余应力大小的重要因素。为降低接头残余应力, 除考虑钎料与陶瓷的润湿性和界面反应程度外,钎料的性能参数和厚度同样重要。有限元软件模拟有限元软件模拟??有限元软件模拟钎料层厚度不同对残余应力应力的影响。有限元软件模拟钎料层厚度不同对残余应力应力的影响。??有限元软件介绍: 有限元软件介绍: MARC MARC 是功能齐全的高级非线性有限元是功能齐全的高级非线性有限元软件,具有极强的结构分析能力。可以处理各种线性和非软件,具有极强的结构分析能力。可以处理各种线性和非线性结构分析包括:线性线性结构分析包括:线性/ /非线性静力分析、模态分析、非线性静力分析、模态分析、简谐响应分析、频谱分析、随机振动分析、动力响应分析、简谐响应分析、频谱分析、随机振动分析、动力响应分析、自动的静自动的静/ /动力接触、屈曲动力接触、屈曲/ /失稳、失效和破坏分析等。它失稳、失效和破坏分析等。它提供了丰富的结构单元、连续单元和特殊单元的单元库, 提供了丰富的结构单元、连续单元和特殊单元的单元库, 几乎每种单元都具有处理大变形几何非线性几乎每种单元都具有处理大变形几何非线性, ,材料非线性材料非线性和包括接触在内的边界条件非线性以及组合的高度非线性和包括接触在内的边界条件非线性以及组合的高度非线性的超强能力。的超强能力。模拟实验模拟实验??母材选用长宽高为母材选用长宽高为 4 4× ×4 4× × 4mm 4mm 的的 1Cr18Ni9Ti 1Cr18Ni9Ti 不不锈钢和同样尺寸的锈钢和同样尺寸的 SiC SiC 陶瓷,钎料选用陶瓷,钎料选用 Ag-Cu-Ti Ag-Cu-Ti , , 以热弹塑性模型为基础,并考虑材料性能随温度以热弹塑性模型为基础,并考虑材料性能随温度变化的情况,分析了钎料厚度对接头界面附近残变化的情况,分析了钎料厚度对接头界面附近残余应力的大小和分布的影响,并且软件能将材料余应力的大小和分布的影响,并且软件能将材料参数数据全部输入。对于材料性质的定义,在整参数数据全部输入。对于材料性质的定义,在整个有限元分析的过程中起着关键的作用,其主要个有限元分析的过程中起着关键的作用,其主要是让计算机在分析模拟过程中,明确各材料的所是让计算机在分析模拟过程中,明确各材料的所在位置及所属特性。材料性质包括了输入材料特在位置及所属特性。材料性质包括了输入材料特性的内容和对单元元素施加两