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关于Z系列中型电机换向片焊接钎焊材料更改的认证

为降低电机的生产制造成本，拟将换向片焊接的银铜钎料采用铜磷钎料替代。为了认证铜磷钎料对于换向片焊接的可靠性，我们对两种钎料的材质等进行了对比分析，同时进行了一些工艺试验，初步认证了替代方案的可行性。

一钎焊材料对比

对于铜及铜合金的钎焊件，应根据焊件的使用性能要求，正确选择既满足要求、价格又低的适用钎料，达到技术和经济的合理性。一般来讲，对接头性能要求强度高、塑性好、电导率高的焊件中可选用银基钎料，在要求较高的强度，而塑性和导电性一般的焊件中可选用铜磷基钎料。

我公司换向片使用的材料为梯形铜排TPT或梯形银铜合金排TH11PT（参见标准JB/T9612）。其中梯形铜排TPT材质成分应符合GB/T468规定，梯形银铜合金排TH11PT材质成分应符合GB/T466规定，具体见（1、表GB-11）。

目前我公司焊接换向片使用的钎焊钎料为银基，牌号为BAg50CuZn（HL304），其价格昂贵。而由上海天固焊接器材有限公司生产的新型铜磷钎料，其主要适用于钎焊铜和铜合金，且工艺性能好，价格仅为银铜钎料的十分之一，在铜及铜合金方面得到广泛的应用。两种钎料主要性能对比见（2、GB-12）

  从表中可以看出，BCuSnPNi-C的固相线与液相线比BAg50CuZn低得多，这是因为在钎料中加入了磷与锡。磷在铜中起两个作用，一是降低铜的熔点，二是在空气中钎焊铜时起自钎剂作用。而锡的加入能进一步降低熔化温度，并提高钎料的机械强度。这样使得焊接时的母材温度降低，有助于减少母材内在晶体的变化而产生的母材性能变化。BCuSnPNi-C固相线与液相线的温度差也比BAg50CuZn小，可以降低钎焊时的工艺难度。但磷的加入也会带来不利的影响，使钎料变脆，不耐振动。因此需要工艺试验对两种钎料的焊接性能进行验证。

二钎焊材料对比工艺试验

为了验证此种钎料的可靠性，我们进行了一些工艺试验。将铜排采用不同的钎料焊接，主要进行以下几个试验：

（1）   焊接后电阻率及电阻测试对比

对使用不同钎料焊接的铜排分别测试焊接后铜排不同位置的电阻率及整块铜排的电阻进行对比

（2）   焊接后拉力试验

对焊接后的铜排进行拉力试验，确定焊接处的抗拉强度

（3）   高温老化试验

    对使用不同钎料焊接的铜排多次加热至150℃并冷却，模拟换向片实际工作时的状态，再测试铜排不同位置的电阻率及整块铜排的电阻进行对比

（4）   大电流耐久试验

将铜排使用铜磷钎料焊接后用于直流电机试验台接线中，进行大电流耐久试验，使用一段时间后，再测试铜排的电阻率、电阻与焊接处的抗拉强度，与试验前的数据进行对比

（5）   焊接处破坏断面分析

对使用不同钎料焊接的铜排焊接处进行破坏，观察焊缝处是否有缺陷

试验的主要测试数据见表：GB-13

1、表：GB-11

2、表：GB-12

3、表：GB-13

注：×表示未做测量。

试验结果

图1抗力强度试验（银铜钎料）

图2抗力强度试验（铜磷钎料）

图3焊接处破坏断面分析（铜磷钎料）

图4焊接处破坏断面分析（铜磷钎料）

图5焊接处破坏断面分析（铜磷钎料）

图6焊接处破坏断面分析（银铜钎料）

图7焊接处破坏断面分析（银铜钎料）

图8焊接处破坏断面分析（银铜钎料）

从上述试验结果来看，两种钎料焊接后的电阻率经各种试验后完全一致，抗拉强度也能符合要求（拉力试验时，断裂均为铜排材料本身，焊接处完好无损）。可见铜磷钎料对于铜及铜合金的焊接，具有与银铜钎料相近的工艺性能，应该可以满足我公司对于换向片铜材焊接的技术要求。

三钎焊材料对比工艺结论

从目前的对比试验结果来看，两种钎料焊接的铜材其焊接性能基本一致，可满足我厂对于换向片铜材焊接的需要。使用铜磷钎料的焊件其焊接后的机械强度、电阻率及电阻等均能达到我公司的使用要求。

但考虑到目前所试验过的样品很少，还不能完全反映铜磷钎料的实际情况，且电机换向片在实际使用中情况更为复杂，受到离心力、发热、使用环境等多种因素的综合影响，进行的试验也不能完全模拟实际使用时的情况，因此对于铜磷钎料焊接的产品，应进行一段时间的质量跟踪，确保其可靠性。同时在可能的情况下，扩大铜磷钎料的应用范围，为公司降本增效，提高经济效益。