在实践中，设计合理的钎焊接头通常比被连接的母材更坚固。 然而，强度不是一个单一的数值；它是所用填充金属、接头设计以及钎焊过程质量的函数。与焊接不同，钎焊不会熔化母材，因此其强度来源于精确控制的间隙内填充合金的附着力和剪切强度。
要理解的核心原则是：钎焊的强度在剪切载荷下最大化，而不是在直接拉伸载荷下。问题不在于“钎焊是否坚固？”，而在于“我的接头设计是否正确，以充分利用钎焊的强度？”
钎焊如何实现其强度
钎焊通过毛细作用将熔融的填充金属吸入两个紧密配合部件之间的间隙中，从而形成冶金结合。最终组件的强度是这个系统的结果，而不仅仅是其中一个组件的结果。
填充金属的作用
填充金属是接头固有强度的来源。不同的填充合金具有截然不同的性能，其拉伸强度范围从 40,000 psi 到超过 100,000 psi 不等。
常见的银基合金因其多功能性和较低的钎焊温度而备受推崇，而铜则广泛用于炉内气氛中钎焊钢材。对于高温或高强度应用，镍基填充金属通常是更优的选择。
接头设计的关键重要性
影响钎焊强度的最重要因素是接头设计。由于填充金属通常比母材软，因此接头必须设计成使填充金属承受剪切载荷。
一个简单的对接头（将填充金属置于拉伸状态）的强度仅与其填充金属的强度相当。然而，搭接头会产生更大的粘合面积，并将载荷转化为剪切力，从而极大地提高组件的强度。一个常见的经验法则是，搭接长度的设计应至少是所连接的最薄部件厚度的三倍。
间隙（接头间隙）的科学
将填充金属吸入接头的毛细作用力，高度依赖于两个部件之间的间隙。对于大多数填充金属来说，最佳的接头间隙在 0.001 到 0.005 英寸（0.025 - 0.127 毫米）之间。
如果间隙太小，填充金属无法流入接头。如果间隙太大，毛细作用力会丧失，接头将形成一层厚而弱的填充金属层。精确的间隙确保了薄而坚固的填充金属膜，从而形成极其牢固的粘合。
钎焊与焊接：强度比较
虽然这两种工艺都能连接金属，但它们实现强度的方式根本不同，这使得它们适用于不同的应用。
何时焊接更坚固
焊接熔化并熔合母材，通常使用兼容的焊丝。正确执行的焊缝的强度可以与母材本身相当，甚至更强，尤其是在承受直接拉伸（拉拔）载荷时。
如果您的应用涉及承受重载、直接冲击或高拉伸应力的厚截面，并且您可以控制热影响区（HAZ）和热变形，那么焊接通常是更稳健的选择。
何时钎焊的强度成为优势
钎焊的优势在于它能够在不损坏材料的情况下连接材料。较低的工艺温度（始终低于母材的熔点）产生的热影响区很小或没有，从而保留了母材原始的回火和冶金性能。
这使得钎焊成为连接异种金属（如铜与钢）、热处理部件或极易被高温焊接损坏或扭曲的薄壁截面的更优工艺。所得的接头是均匀、清洁的，并且通常不需要二次精加工。
了解取舍
要有效地使用钎焊，您必须了解其局限性。该工艺并非万能的解决方案，忽视其核心要求可能导致接头失效。
局限性 1：使用温度
钎焊接头的最高使用温度受其填充金属熔点的限制。当接近此温度时，接头强度会显著下降。对于任何打算用于高温应用的部件，这都必须是首要考虑因素。
局限性 2：对清洁度和装配间隙的依赖性
钎焊对污染物非常敏感。表面必须极其清洁，并且必须使用合适的助焊剂以防止加热过程中氧化。此外，如前所述，该工艺完全依赖于保持精确的接头间隙。这比许多焊接工艺需要更高的工艺控制和零件准备工作。
局限性 3：直接拉伸和剥离强度较弱
如前所述，钎焊的强度在于剪切。设计用于直接拉开（拉伸）或剥离的接头将在较低的力下失效。如果接头不能设计成搭接或斜接接头以将载荷转换为剪切力，则钎焊可能不是合适的方法。
根据目标做出正确选择
选择正确的连接工艺需要将该方法的优势与应用的具体要求相匹配。
- 如果您的主要重点是在不引起变形的情况下连接异种金属或薄壁零件： 钎焊几乎总是更优的选择，因为它能保持母材的完整性。
- 如果您的主要重点是在直接拉伸载荷下对厚截面实现最大强度： 焊接可能是更好、更稳健的解决方案。
- 如果您的主要重点是在生产线上制造一个防漏、外观干净的接头： 钎焊的均匀性和对自动化的适用性使其成为一个绝佳的选择。
- 如果您的主要重点是在不破坏热处理部件性能的情况下对其进行修复： 钎焊可在保护材料回火的同时提供您所需的强度。
最终，设计良好的钎焊接头利用了几何形状和冶金学原理，创造出一个比其各部分之和更强大的组件。
总结表：
| 因素 | 对钎焊强度的影响 |
|---|---|
| 接头设计 | 搭接头通过使填充金属承受剪切力来最大化强度。 |
| 接头间隙 | 最佳间隙（0.001-0.005 英寸）确保了强大的毛细作用流动。 |
| 填充金属 | 合金选择决定了固有拉伸强度（40,000-100,000+ psi）。 |
| 母材 | 较低的工艺温度可保持材料性能和回火状态。 |
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