CN103056466A - 一种预先真空封焊的真空钎焊方法 - Google Patents
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Abstract
一种预先真空封焊的真空钎焊方法，它涉及一种真空钎焊方法。本发明是要解决现有真空钎焊方法工件温度均匀性差、生产效率低和焊接易挥发材料时工艺复杂的问题，本发明方法为：一、固定待钎焊零件：将待钎焊零件置于金属容器内，然后盖上密封盖，在真空中对金属容器和密封盖的接触处采用局部加热的方式，将待钎焊零件封焊到金属容器内，形成密闭空间；二、加热：然后将金属容器置于空气中，加热到钎焊温度，保温；三、冷却：将步骤二处理后的金属容器冷却至室温，完成预先真空封焊的真空钎焊方法。本发明钎焊过程的温度均匀性好，冷却速度块，生产效率高，并且可进行易挥发材料的钎焊。本发明应用于焊接领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种真空钎焊方法。
背景技术
真空钎焊是在真空氛围中不用施加钎剂而连接零件的一种先进工艺方法，具有接头耐腐蚀、缺陷少、可焊材料广、产品尺寸精度高、表面质量好等优点，特别适宜于精密零件的连接，在航空、航天、原子能、电器仪表、石油化工、汽车等领域得到了广泛的应用。
但是在真空条件下金属易于挥发，对含易挥发元素的基体材料和钎料不宜使用真空钎焊，如确需使用，需要采用相当复杂的工艺措施。此外真空钎焊通常采用辐射加热或感应加热，真空炉内的均温区域受限，工件温度均匀性差。对于尺寸大的工件，温度均匀性差或导致工件不同部位的温度相差太大，当相差值超出钎焊工艺所允许范围时将无法进行钎焊，或者焊后会产生大的残余应力和变形；而对于铝及铝合金，温度均匀性差会导致钎焊零件的熔蚀甚至熔化。同时真空炉内的真空钎焊焊后冷却速度慢，冷却时间长达数小时，生产效率低。
专利CN 102744482A公开了一种可提高铝及铝合金钎焊性能和质量的真空钎焊方法，设计了镁蒸汽发生室和镁收集室，该方法利用镁金属蒸汽去除铝及铝合金表面氧化膜，提高了焊接质量，该方法只解决了真空钎焊铝合金时加镁的问题，且设备复杂。
专利CN 101875142A公开了一种使用真空夹具的炉内钎焊方法，该方法旨在于通过抽真空，利用弹性薄板向焊接件均匀加压，保证焊接件的良好接触，同时该夹具的密封方式决定了该方法难以实现200℃以上的钎焊，焊接过程中抽真空，不利于易挥发材料的钎焊。
发明内容
本发明是要解决现有真空钎焊方法工件温度均匀性差、生产效率低和焊接易挥发材料时工艺复杂的问题，提供了一种预先真空封焊的真空钎焊方法。
本发明一种预先真空封焊的真空钎焊方法，是通过以下步骤实现：一、固定待钎焊零件：将待钎焊零件置于金属容器内，然后盖上密封盖，在真空中对金属容器和密封盖的接触处采用局部加热的方式，将待钎焊零件封焊到金属容器内；二、加热：然后将金属容器置于空气中，加热到钎焊温度，保温；三、冷却：将步骤二处理后的金属容器冷却至室温，取出钎焊零件即得到钎焊零件，完成预先真空封焊的真空钎焊方法。
本发明有以下优点：
(1)在大气环境中实现零件的真空钎焊，能够获得真空钎焊的质量；由于在钎焊过程中不需要抽真空，因此可进行易挥发材料的钎焊以及采用易挥发钎料钎焊。如含有Zn、Mg、Li等易挥发元素的钎焊；
(2)该方法可以通过金属容器向母材的热传导对钎焊零件加热，与直接真空钎焊的辐射加热相比，温度均匀性好，适合于大尺寸零件的钎焊、铝合金的钎焊；
(3)本发明钎焊过程不在真空室内进行，因此可以灵活选择加热方式，配合金属容器的设计，易于实现钎焊零件的均匀加热，钎焊完成后可采用气淬、水淬和油淬等冷却方式，因此可以加快冷却速度，提高生产效率，避免长时间高温导致的零件性能下降。
附图说明
图1为试验1真空钎焊装配示意图；其中1为钎焊零件1，2为钎焊零件2，3为钎料，4为金属容器，5为密封盖，6为封焊位置；
图2为试验2待钎焊零件装配示意图，1为钎焊零件1，2为钎焊零件2，3为钎料，4为镁块；
图3为试验3待钎焊零件装配示意图，1为钎焊零件1，2为钎焊零件2，3为钎料，4为钎缝。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式的一种预先真空封焊的真空钎焊方法，是通过以下步骤实现：一、固定待钎焊零件：将待钎焊零件置于金属容器内，然后盖上密封盖，在真空中对金属容器和密封盖的接触处采用局部加热的方式，将待钎焊零件封焊到金属容器内；二、加热：然后将金属容器置于空气中，加热到钎焊温度，保温；三、冷却：将步骤二处理后的金属容器冷却至室温，取出钎焊零件即得到钎焊零件，完成预先真空封焊的真空钎焊方法。
本实施方式中金属容器的设计遵循最小容积原则，保证待钎焊零件能放入的前提下，体积尽量小，保证待钎焊零件和金属容器内表面良好接触，可以快速达到钎焊温度。本实施方式中步骤二的钎焊温度和保温时间由待钎焊零件的钎焊温度和保温时间决定。
本实施方式有以下优点：
(1)在大气环境中实现零件的真空钎焊，能够获得真空钎焊的质量；由于在钎焊过程中不需要抽真空，因此可进行易挥发材料的钎焊以及采用易挥发钎料钎焊。如含有Zn、Mg、Li等易挥发元素的钎焊；
(2)钎焊过程的温度均匀性好，适合于大尺寸零件的钎焊、铝合金的钎焊；
(3)本实施方式钎焊过程不在真空室内进行，因此可以灵活选择加热方式，配合金属容器的设计，易于实现钎焊零件的均匀加热，钎焊完成后可采用气淬、水淬和油淬等冷却方式，因此可以加快冷却速度，提高生产效率，避免长时间高温导致的零件性能下降。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是金属容器由铜合金、低碳钢或不锈钢制成。其它步骤及参数与具体实施方式相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是密封盖由铜合金、低碳钢或不锈钢制成。其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是金属容器和密封盖的熔点高于钎焊温度。其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。
本实施方式金属容器和密封盖的熔点高于钎焊温度是为了防止在钎焊过程中金属容器和密封盖熔化和变形。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是金属容器的壁厚不小于1mm。其它步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。
通过以下试验验证本发明的有益效果：
试验1、本发明的一种预先真空封焊的真空钎焊方法，是通过以下步骤实现：一、固定待钎焊零件：将两块不锈钢置于金属容器内，将BNi2钎料置于钎缝处，然后盖上密封盖，在真空中对金属容器和密封盖的接触处采用电子束束流12mA，速度为400mm/min的条件下进行局部加热，将两块不锈钢和钎料封焊到金属容器内，形成密闭空间；二、加热：然后将金属容器置于空气中，加热到1030℃，保温5min；三、冷却：将步骤二处理后的金属容器放入冷却水中冷却至室温，取出钎焊零件即得到钎焊零件，完成预先真空封焊的真空钎焊方法。图1为试验1真空钎焊装配示意图，其中1为钎焊零件1和2为钎焊零件2，3为钎料，4为金属容器，5为密封盖，6为封焊位置。本试验得到的接头平均抗拉强度为198MPa，直接真空钎焊获得的接头平均抗拉强度为202MPa，接头性能与直接真空钎焊性能相当。本试验的金属容器和密封盖由904L不锈钢制成，熔点为1490℃，金属容器壁厚2.5mm。
试验2、本发明的一种预先真空封焊的真空钎焊方法，是通过以下步骤实现：一、固定待钎焊零件：将两块6061铝合金板搭接，将4N04钎料预置在两块板的搭接处，将一块金属镁放在钎缝附近(见图2)，然后置于金属容器内，盖上密封盖，在真空中对金属容器和密封盖的接触处采用电子束束流10mA，速度为400mm/min的条件下进行局部加热，将两块6061铝合金板、4N04钎料和镁封焊到金属容器内，形成密闭空间；二、加热：然后将金属容器置于空气中，加热到530℃，保温5min，此时利用镁的挥发充分去除铝合金表面的氧化膜，然后升温至580℃保温5min，4N04钎料熔化，实现6061铝合金的真空钎焊。三、冷却：将步骤二处理后的金属容器水淬冷却至室温，取出钎焊零件即得到钎焊零件，完成预先真空封焊的真空钎焊方法。图2为本试验待钎焊零件装配示意图，1为钎焊零件1，2为钎焊零件2，3为钎料，4为镁块。钎焊接头的抗剪强度为121MPa，比大气中钎焊获得的接头抗剪强度89MPa要高。本试验的金属容器和密封盖由低碳钢制成，熔点为1420℃，金属容器壁厚2mm。
试验3、本发明的一种预先真空封焊的真空钎焊方法，是通过以下步骤实现：一、固定待钎焊零件：将H62黄铜与10#钢对接，将Ag30CuZnSn钎料预置在两个管的钎缝处，(见图3)，然后置于金属容器内，盖上密封盖，在真空中对金属容器和密封盖的接触处采用电子束束流10mA，速度为400mm/min的条件下进行局部加热，将H62黄铜、10#钢和A g30CuZnSn钎料封焊到金属容器内，形成密闭空间；二、加热：然后将金属容器置于空气中，加热到780℃，保温5min，实现H62黄铜与10#钢的真空钎焊。三、冷却：将步骤二处理后的金属容器空气中冷却至室温，取出钎焊零件即得到钎焊零件，完成预先真空封焊的真空钎焊方法。图3为本试验待钎焊零件装配示意图，1为钎焊零件1，2为钎焊零件2，3为钎料，4为钎缝。钎焊接头的抗剪强度为275MPa，比大气中钎焊获得的接头抗剪强度243MPa要高。本试验的金属容器和密封盖由低碳钢制成，熔点为1420℃，金属容器壁厚1.5mm。
试验4、本发明的一种预先真空封焊的真空钎焊方法，是通过以下步骤实现：一、固定待钎焊零件：将两块面积为200mm×200mm的铝合金板对接，板厚5mm，将4N04钎料预置在两块板中间，在板的四周预置金属镁，然后置于金属容器内，要求金属容器底面平整，盖上密封盖，在真空中对金属容器和密封盖的接触处采用激光在速度为550mm/min、功率3kW的条件下进行局部加热，将两块铝合金板和4N04钎料封焊到金属容器内，形成密闭空间；二、加热：在空气中将一块平整的钢板加热至580℃，将步骤一处理后的金属容器置于该钢板上，利用热传导保证工件均匀加热，在580℃保温8分钟，空气中冷却至室温。三、冷却：将步骤二处理后的金属容器水淬冷却至室温，取出钎焊零件即得到钎焊零件，完成预先真空封焊的真空钎焊方法。本方法钎焊后整个钎焊零件上的钎料均熔化良好，母材没有溶蚀。本试验的金属容器和密封盖由低碳钢制成，熔点为1420℃，金属容器壁厚2.5mm。
Claims (5)
1.一种预先真空封焊的真空钎焊方法，其特征在于预先真空封焊的真空钎焊方法通过以下步骤实现：一、固定待钎焊零件：将待钎焊零件置于金属容器内，然后盖上密封盖，在真空中对金属容器和密封盖的接触处采用局部加热的方式，将待钎焊零件封焊到金属容器内；二、加热：然后将金属容器置于空气中，加热到钎焊温度，保温；三、冷却：将步骤二处理后的金属容器冷却至室温，取出钎焊零件即得到钎焊零件，完成预先真空封焊的真空钎焊方法。
2.根据权利要求1所述的一种预先真空封焊的真空钎焊方法，其特征在于金属容器由铜合金、低碳钢或不锈钢制成。
3.根据权利要求1所述的一种预先真空封焊的真空钎焊方法，其特征在于密封盖是由铜合金、低碳钢或不锈钢制成。
4.根据权利要求1所述的一种预先真空封焊的真空钎焊方法，其特征在于金属容器和密封盖的熔点高于钎焊温度。
5.根据权利要求1所述的一种预先真空封焊的真空钎焊方法，其特征在于金属容器的壁厚不小于1mm。
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