CN102476235A - 一次焊接熔融成型叠加铝箔的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种一次焊接熔融成型叠加铝箔的方法，利用本方法对设备无其他要求，在一般电子束焊机上即可完成以铝箔作为电极的电容器并联焊接。本发明通过下述技术方案予以实现：(a)去除铝箔与导电片氧化膜；(b)将铝箔叠加后与外部导电片紧密贴合装夹在一起；(c)设定脉冲电子束焊接程序，设置“前陡后缓”脉冲波形，使束流按照脉冲波形“前陡后缓”的斜率快速上升到峰值后，缓慢下降，利用束流上升下降产生的热量实施瞬间焊接，将叠加铝箔与导电片接头部位表面熔化焊接成一体。本发明操作简便、质量稳定，焊接后熔深适中、焊缝规则、接头光亮、熔化均匀。解决了常规焊接、铆接方法工艺复杂、稳定性差、可靠性低的问题。本发明适用于任意箔材的焊接加工。
Description
技术领域
本发明是关于一次焊接熔融成型叠加铝箔的方法，特别是适应于焊接铝、铜等厚度超薄箔材的金属焊接熔融成型的加工方法。
背景技术
以铝箔为电极的云母电容器是航空点火器重要零部件之一，其制造的精度直接影响产品的重要特性。因此，对铝箔叠加连接有严格要求。通常铝箔叠加连接主要有：利用过渡接头机械铆接和焊接加工两种方式。
采用过渡接头机械铆接，连接结构复杂、制造成本高、导电性差，且生产效率低，不便于批量生产。
采用普通焊接方法，输出热量过大、热影响区过宽、而铝箔材料自身热容量小，稍一受热就会皱缩、烧化，很难从工艺参数上对焊接质量进行有效控制，无法从根本上避免铝箔烧化造成零件报废的现象。
采用常规电子束焊接方法，功率密度过高、穿透力过强、能量过于集中，接头部位在焊接中易塌陷、烧穿、产生夹杂等缺陷，造成零件报废。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的不足之处，提出一种质量稳定、效率较高，铝箔焊接后熔深适中、焊缝规则、接头光亮、熔化均匀的焊接加工方法。
为了达到上述目的，本发明提供一次焊接熔融成型叠加铝箔的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(a)首先用机械方法去除叠加铝箔零件表面的氧化物，然后用有机清洗剂，对叠加铝箔接头部位进行清洗；
(b)将数十层铝箔叠加后与外部导电片紧密贴合，装夹在一起，放置在夹具上，通过金属导线可靠接地；
(c)设定脉冲电子束焊接程序，通过程序设置“前陡后缓”脉冲波形，使束流按照脉冲波形“前陡后缓”的斜率快速上升到峰值后，缓慢下降，利用束流上升下降时所产生的热量实施瞬间焊接，将叠加铝箔与导电片接头部位表面熔化焊接成一体。
本发明相比于现有技术具有如下有益效果。
本发明通过程序设置脉冲波形，采用脉冲电子束对铝箔实施定位焊接，一次焊接熔融成型，对电子束焊接设备无其他要求，操控简便、质量稳定、精确可控、效率较高，便于批量生产；电子束焊接后熔深适中、焊缝规则、接头光亮、熔化均匀；本发明所述脉冲电子束焊接方法相对于与普通焊接和过渡接头机械铆接方法，焊接后铝箔的连接强度高、导电性好，相对于常规电子束焊接，稳定性好，可靠性高。本发明所述方法加工是对铝箔一次焊接熔融成型，所需工艺流程简单，成型效率高，焊后产品合格率达到100％。经破坏性检查，焊接强度、熔深、熔透性等各项指标完全满足设计要求。
附图说明
图1是本发明叠加铝箔电容器的初始状态示意图。
图2是将图1放置在常规的专用夹具中的状态示意图。
图中：1.铝箔，2.导电片，3.专用夹具，4.金属导线。
具体实施方式
在以下实施例中将进一步说明本发明，这些实施例仅用于说明本发明而对本发明没有限制。
参阅图1。电容器由中间的云母片、两端的铝箔1，以及装夹铝箔的外部导电片2组成，将数十层单片铝箔整齐叠加后，由外部导电片U型装夹、紧固成一体。为便于焊接成一体与外部联结，把铝箔1作为电容器的两端电极，用导电片2将数十层铝箔装夹紧固，放置在常规的专用夹具上，用金属导线4将其可靠接地后，通过脉冲电子束，将叠层四处顶部表面熔化焊接成一体，从而实现以铝箔作为两端电极的电容器并联。
参阅图2。焊前准备。用机械方法去除铝箔与导电片零件表面的氧化物，焊前用有机清洗剂，如丙酮对电容器的电极铝箔1与导电片2接头附近进行严格的清洗。将数十层清理干净的铝箔1整齐叠加后，与外部导电片2紧密贴合，装夹在一起，放置在专用夹具3上，通过金属导线4可靠接地，以使铝箔1与导电片2导电性良好，电子束不偏转、不发散，稳定可靠焊接。
选择电子束加速电压、束流、聚焦电流工艺参数。在工艺参数的选择上，可以在加速电压为30～40kV，束流为8～10mA，聚焦电流750～800mA工艺参数范围内，取任意一具体数值。设定脉冲电子束焊接程序，通过程序设置“前陡后缓”的脉冲波形，使束流按照一定的脉冲波形斜率快速上升到峰值后，缓慢下降。在降低焊接束流时，加大聚焦电流，减小电子束会聚角，增大电子束的活性区域，分散电子束流功率密度，控制电子束热输入总量，并使热量不要过于集中，使数十层铝箔导电片均匀熔化，焊缝自由收缩。
根据铝箔1材料的特点，将零件固定。对其接头处实施电子束脉冲点焊时，电子束焦点位置对熔深影响很大，在设定较小的脉冲功率下，将电子束焦点位置调节到工件表面以下1/3左右，最大限度发挥电子束熔透效力并使焊缝成形良好，以消除熔深不均的缺陷。
脉冲波形采用“前陡后缓”，控制脉冲电子束流上升为3～5s、下降时间为8～10s，使能量快速上升到峰值，有利于迅速加热改善吸收性能，随后，为了避免金属强烈蒸发，有利于避免强烈飞溅的同时增加熔深，脉冲峰值宜迅速降低并维持继续加热，而且在蒸汽压力减小的情况下，为有助于在熔池金属开始结晶前填满凹坑，使已熔金属填满在脉冲起始阶段内形成的凹坑，延长脉冲后沿，缓慢下降，使电子束“快升缓降”，合理分配焊接能量，达到焊前预热、焊后缓冷的效果，以消除残余应力及焊缝开裂的敏感性。为防止熔池金属冷凝后形成气孔，增加脉冲持续时间，彻底排除熔池内的非溶解气体。利用束流上升下降时所产生的热量实施瞬间焊接，将叠加铝箔与导电片接头部位表面熔化焊接成一体，完成若干片电容器的并联。重新设置电子束脉冲波形及工艺参数可进行不同厚度的铝箔焊接。
最后对焊后接头进行电子束扫描处理，修饰焊缝。在焊接后处理中，将电子束设置成椭圆波形，X方向扫描幅值为2～3mm，Y方向扫描幅值为4～6mm，扫描频率为50～60Hz，对焊接处实施偏摆扫描，可以减少气孔、修饰焊缝，改善焊接质量。
接头焊缝熔宽、熔深由焊接程序及工艺参数决定。对于不同材质厚度的箔材只需调整焊接程序、重新设置工艺参数即可改变焊接输入焊接热量完成加工。
通过上述措施，使电子束将铝箔表面熔化焊接成一体，实现数十层铝箔的连接，从而完成若干片电容器的并联。重新设置脉冲波形、工艺参数可进行不同厚度、不同材质的箔材焊接。
Claims (7)
1.一次焊接熔融成型叠加铝箔的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(a)首先用机械方法去除叠加铝箔零件表面的氧化物，然后用有机清洗剂，对叠加铝箔接头部位进行清洗；
(b)将数十层铝箔叠加后与外部导电片紧密贴合，装夹在一起，放置在夹具上，通过金属导线可靠接地；
(c)设定脉冲电子束焊接程序，通过程序设置“前陡后缓”脉冲波形，使束流按照脉冲波形“前陡后缓”的斜率快速上升到峰值后，缓慢下降，利用束流上升下降时所产生的热量实施瞬间焊接，将叠加铝箔与导电片接头部位表面熔化焊接成一体。
2.根据权利要求1所述的一次焊接熔融成型叠加铝箔的方法，其特征在于，在工艺参数的选择上，在加速电压为30～40kV，束流为8～10mA，聚焦电流750～800mA工艺参数中，取任意一具体数值。
3.根据权利要求1所述的一次焊接熔融成型叠加铝箔的方法，其特征在于，在降低焊接束流时，加大聚焦电流，减小电子束会聚角，增大电子束的活性区域，分散电子束流功率密度，控制电子束热输入总量。
4.根据权利要求1所述的一次焊接熔融成型叠加铝箔的方法，其特征在于，在设定较小的脉冲功率下，将电子束焦点位置调节到工件表面以下1/3。
5.根据权利要求1所述的一次焊接熔融成型叠加铝箔的方法，其特征在于，控制脉冲电子束流上升时间为3～5s、下降时间为8～10s。
6.根据权利要求1所述的一次焊接熔融成型叠加铝箔的方法，其特征在于，蒸汽压力减小的情况下，延长脉冲后沿，缓慢下降，以使已熔金属填满在脉冲起始阶段内形成的凹坑。
7.根据权利要求1所述的一次焊接熔融成型叠加铝箔的方法，其特征在于，在焊接后处理中，将电子束设置成椭圆波形，X方向扫描幅值为2～3mm，Y方向扫描幅值为4～6mm，扫描频率为50～60Hz。
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