CN102756205A - 一种扩散焊接用夹具及其使用的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种扩散焊接用夹具，包括上压板、夹具本体和下底座，所述的夹具本体则包括上夹板和下夹板，所述的上夹板和下夹板之间形成有用于放置铜片和纯铁片组件的型腔，且所述的上夹板和下夹板通过设置在两侧的螺杆和螺母连接，所述的上压板为一T形体，其下端与上夹板的表面接触，而所述的下底座则为一倒置的T形体，其上端与下夹板的底面接触。本发明还公开了一种扩散焊接用夹具的使用方法。本发明所述的扩散焊接用夹具的结构简单，利用其进行的扩散焊接使用时方法简单，易于操作，适用于不同金属间的扩散焊接，还可以应用于同种金属间的焊接固定，焊接质量好，无焊料，且散热效果好。
Description
技术领域
本发明涉及一种扩散焊接用夹具及其使用方法，属于微波电真空技术领域。
背景技术
行波管为一种电真空器件，是一种微波信号放大器件，其结构包括电子枪、慢波系统、收集级、输能结构和聚焦结构等。其冷却方式可以分为风冷、传导冷却和水冷结构，在风冷结构中，需要对其热量最大的部位收集级和慢波系统进行强风散热。收集级在设计及制作时，已考虑到散热问题，问题不大。但是在慢波系统中由于其外部需要强磁进行电子束的聚焦，一般采用纯铁和永磁体来实现聚焦，散热结构难以在设计中实现。为了增加散热性能，有时采用导热性能优良的铜插入到纯铁和永磁体缝隙中，有时采用焊接的方式将铜和纯铁焊接。焊接时能够保证铜金属更快的导走纯铁上的热量，常采取的焊接方式有锡焊、钎焊和扩散焊。
锡焊一般常用于传导冷却中，将散热片一段焊接在底板上，同时散热片另一端和纯铁焊接，缺点是焊接时对周围热冲击大，焊料流淌不易控制。钎焊为在慢波组件组装前将散热片和纯铁焊接，焊接强度好，利用率多，缺点时焊料流淌到纯铁表面影响磁片的装配精度。扩散焊为将铜片夹在纯铁之间，铜片的外径为散热片状结构，便于强风散热，常利用在风冷慢波系统中，铜片的内径和纯铁内径相同，和纯铁的接触面积大，利于将热量导出，优点是无焊料，不影响装配尺寸。具体选用哪种焊接方式根据具体管型的散热方式而用。
针对一种ku波段行波管风冷结构的慢波结构的散热结构，采用铜片夹在纯铁之间的扩散焊接。而如何保证扩散焊接的质量，则成为亟待解决的问题。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于利用一种特定的扩散焊接夹具，而提供一种能够保证扩散焊接顺利进行的扩散焊接的方法。
为达到上述目的，本发明是通过以下的技术方案来实现的：
一种扩散焊接用夹具，其特征在于，包括上压板、夹具本体和下底座，所述的夹具本体则包括上夹板和下夹板，所述的上夹板和下夹板之间形成有用于放置铜片和纯铁片组件的型腔，且所述的上夹板和下夹板通过设置在两侧的螺杆和螺母连接，所述的上压板为一T形体，其下端与上夹板的表面接触，而所述的下底座则为一倒置的T形体，其上端与下夹板的底面接触。
进一步，所述的螺杆的上端穿过上夹板，通过上螺母锁定，而螺杆的下端穿过下夹板，通过下螺母锁定。
一种扩散焊接用夹具使用的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）产品组装在夹具中：将待焊接的铜片和纯铁片组件组装在夹具本体的上夹板和下夹板之间的型腔中，然后将夹具本体设置在下底座上，最后将上压板与夹具本体的上夹板配合；
（2）加压固定：通过设置在所述的上压板上部的压机对夹具本体进行轴向加压，保证铜片和纯铁片之间具有压力，然后旋紧上螺母将上压板固定后，压机回位，取下上压板，然后将夹具本体从下底座中取下；
（3）真空加热焊接：将步骤（2）所述的已经装配好待焊接的铜片和纯铁片组件的夹具本体放入真空环境下的加热设备的加热炉中，先进行升温处理，并在950±20℃的条件下保持30min，然后随路炉降温，并在降温结束后取下夹具本体完成扩散焊接。
所述的加热炉的升温速率为12-40℃/min。而所述的加热炉的真空度大于10-2Pa。
进一步，所述的压机为液压设备或者气压设备。而所述的压机施加在上压板上的压力为300kgF。
且，所述的压机的轴心与所述的夹具本体的轴心一致。
进一步，所述的铜片和纯铁片的外径相同，当铜片和纯铁片的外径小于50mm时，铜片和纯铁片的高度差小于0.1mm，当铜片和纯铁片的外径为50-100mm之间时，铜片和纯铁片的高度差在0.1-0.2mm之间，而当铜片和纯铁片的外径大于100mm时，铜片和纯铁片的高度差在0.2-0.3mm之间。
本发明的有益效果是：本发明所述的扩散焊接用夹具的结构简单，利用其进行的扩散焊接使用时方法简单，易于操作，适用于不同金属间的扩散焊接，还可以应用于同种金属间的焊接固定，焊接质量好，无焊料，且散热效果好。
附图说明
图1为本发明所述的扩散焊接用夹具的结构示意图；
图2为本发明所述的加热炉的升温曲线示意图。
附图中主要标记含义如下：
1、上压板 2、上夹板 3、铜片和纯铁片组件
4、下夹板 5、下底座 6、上螺母
7、下螺母 8、螺杆。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
图1为本发明所述的扩散焊接用夹具的结构示意图。
如图1所示：扩散焊接用夹具，包括上压板1、夹具本体和下底座5，所述的夹具本体则包括上夹板2和下夹板4，所述的上夹板2和下夹板4之间形成有用于放置铜片和纯铁片组件3的型腔，且所述的上夹板2和下夹板4通过设置在两侧的螺杆8和螺母连接，具体为：所述的螺杆8的上端穿过上夹板2，通过上螺母6锁定，而螺杆8的下端穿过下夹板4，通过下螺母7锁定，所述的上压板1为一T形体，其下端与上夹板2的表面接触，而所述的下底座5则为一倒置的T形体，其上端与下夹板4的底面接触。
图2为本发明所述的加热炉的升温曲线示意图。
如图2所示：一种扩散焊接用夹具的使用方法，包括以下步骤：
（1）产品组装在夹具中：将待焊接的铜片和纯铁片组件3组装在夹具本体的上夹板2和下夹板4之间的型腔中，然后将夹具本体设置在下底座5上，最后将上压板1与夹具本体的上夹板2配合；
（2）加压固定：通过设置在所述的上压板1上部的压机对夹具本体进行轴向加压，且压机的轴心与所述的夹具本体的轴心一致，且所述的压机为液压设备，当然也可以为气压设备。在本实施方式中，所述的压机施加在上压板1上的压力为300kgF，保证铜片和纯铁片之间具有压力，使得焊接时处在一定的压力状态，然后旋紧上螺母6将上压板2固定后，控制高度和圆周方向上上受力均匀，然后再使压机回位，放松压力，取下上压板2，然后将夹具本体从下底座5中取下；
（3）真空加热焊接：将步骤（2）所述的已经装配好待焊接的铜片和纯铁片组件3的夹具本体放入真空环境下的加热设备的加热炉中，先进行升温处理，即所述的加热炉的真空度大于10-2Pa，同时以12-40℃/min的升温速率将加热炉的温度升至950±20℃，然后在此温度条件下保持30min，然后随路炉降温，并在降温结束后取下夹具本体完成扩散焊接。
而为了保证焊接质量，所述的铜片和纯铁片的外径相同，当铜片和纯铁片的外径小于50mm时，铜片和纯铁片的高度差小于0.1mm，当铜片和纯铁片的外径为50-100mm之间时，铜片和纯铁片的高度差在0.1-0.2mm之间，而当铜片和纯铁片的外径大于100mm时，铜片和纯铁片的高度差在0.2-0.3mm之间。
本发明不仅可以应用到ku波段100W风冷行波管的慢波系统散热片制作中，还可以应用到环状结构金属间的扩散焊接中，焊接质量好，且工艺简单，便于操作。
上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种扩散焊接用夹具，其特征在于，包括上压板、夹具本体和下底座，所述的夹具本体则包括上夹板和下夹板，所述的上夹板和下夹板之间形成有用于放置铜片和纯铁片组件的型腔，且所述的上夹板和下夹板通过设置在两侧的螺杆和螺母连接，所述的上压板为一T形体，其下端与上夹板的表面接触，而所述的下底座则为一倒置的T形体，其上端与下夹板的底面接触。
2.根据权利要求1所述的一种扩散焊接用夹具，其特征在于，所述的螺杆的上端穿过上夹板，通过上螺母锁定，而螺杆的下端穿过下夹板，通过下螺母锁定。
3.一种扩散焊接用夹具使用的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）产品组装在夹具中：将待焊接的铜片和纯铁片组装在夹具本体的上夹板和下夹板之间的型腔中，然后将夹具本体设置在下底座上，最后将上压板与夹具本体的上夹板配合；
（2）加压固定：通过设置在所述的上压板上部的压机对夹具本体进行轴向加压，保证铜片和纯铁片之间具有压力，然后旋紧上螺母将上压板固定后，压机回位，取下上压板，然后将夹具本体从下底座中取下；
（3）真空加热焊接：将步骤（2）所述的已经装配好待焊接的铜片和纯铁片的夹具本体放入真空环境下的加热设备的加热炉中，先进行升温处理，并在950±20℃的条件下保持30min，然后随路炉降温，并在降温结束后取下夹具本体完成扩散焊接。
4.根据权利要求3所述的一种扩散焊接用夹具使用的方法，其特征在于，所述的加热炉的升温速率为12-40℃/min。
5.根据权利要求3所述的一种扩散焊接用夹具使用的方法，其特征在于，所述的加热炉的真空度大于10-2Pa。
6.根据权利要求3所述的一种扩散焊接用夹具使用的方法，其特征在于，所述的压机为液压设备或者气压设备。
7.根据权利要求3所述的一种扩散焊接用夹具使用的方法，其特征在于，所述的压机施加在上压板上的压力为300kgF。
8.根据权利要求3所述的一种扩散焊接用夹具使用的方法，其特征在于，所述的压机的轴心与所述的夹具本体的轴心一致。
9.根据权利要求3所述的一种扩散焊接用夹具使用的方法，其特征在于，所述的铜片和纯铁片的外径相同，当铜片和纯铁片的外径小于50mm时，铜片和纯铁片的高度差小于0.1mm，当铜片和纯铁片的外径为50-100mm之间时，铜片和纯铁片的高度差在0.1-0.2mm之间，而当铜片和纯铁片的外径大于100mm时，铜片和纯铁片的高度差在0.2-0.3mm之间。
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