CN103386548B - 线圈架扩散焊接方法 - Google Patents

Abstract

一种线圈架的扩散焊接方法，对异种金属（DT4E）与铜合金（H62或ZCuSn10Pb2Ni3）加工的上、下法兰盘、衬套焊接面进行研磨清洗，装夹具加压后放入盐浴炉，即真空炉中，通过加热并保温使焊接面之间实现原子扩散而形成焊接接头。本发明在盐浴炉中焊接，炉温均匀性好，接头变形小，经试验验证，且焊接时不采用焊药，焊缝无夹渣、气孔等缺陷，焊缝综合性能较好，焊后合格率达到90%以上。同时本发明还具有对设备要求低、焊接效率高、生产成本低的特点。

Description

线圈架扩散焊接方法

技术领域

本发明涉及异种金属焊接技术，具体使一种液压附件产品中常用的线圈架的扩散焊接方法。

背景技术

线圈架的上法兰盘和下法兰盘均采用电工纯铁（DT4E），隔磁环采用铜合金（H62或ZCuSn10Pb2Ni3）。目前，线圈架采用高频加热焊接，焊缝有夹渣、气孔等缺陷，且焊接接头变形较大，焊缝性能较差，合格率仅有50%左右。

扩散焊接可用异种金属材料、金属与陶瓷、玻璃等材料连接，为改善材料组织、性能的差异，可添加不同中间层作为过渡层，焊接时一般均需要对待焊件进行清洗、加压、加热进行焊接。现有的专利文献一般采用真空炉焊接，真空炉自带加压系统或通过夹具加压后在真空炉中焊接，其不足之处是对设备要求高，焊接效率低，生产成本高。

发明内容

为克服现有技术中存在的生产成本较高的不足，本发明提出了一种线圈架的扩散焊接方法。

本发明的具体过程是：

步骤1，焊接表面预处理；

步骤2，零件焊前清洗；

步骤3，装夹零件：将法兰盘、衬套、法兰盘依次装紧在夹具上；

步骤4，焊接：采用常规盐浴炉，通过扩散焊的方法将两个法兰盘与衬套焊接成为线圈架，具体是：

焊接前按常规方法对所述盐浴炉进行脱氧捞渣，且生产时应随炉校验炉温。

对所述盐浴炉加热至850-870℃。将装夹有零件的夹具吊挂放入炉内并将盐浴炉加热至850-870℃，并以该温度作为焊接温度。保温35-45min。保温结束后，将装夹有零件的夹具取出在20-70℃的淬火油中冷却。将经过淬火油冷却的装夹有零件的夹具置于热水中清洗冷，使夹具表面无杂质。从夹具上卸下焊接零件并用压缩空气吹干，得到焊接后的线圈架。

步骤5，吹砂：采用常规吹砂方法吹干净线圈架的表面。吹砂时，风压≤0.3MPa，砂粒直径≤0.3mm

所述夹具是选用两端有外螺纹的连接杆，将被焊接零件依照焊接位置穿在所述连接杆上，并在该连接杆的两端通过螺母固紧。所述连接杆的外径与被焊接零件内孔孔径相同。

所述夹具还可以是包括上夹板、下夹板、三个连接杆和一对半圆形的夹套；所述上夹板和下夹板均为圆形，并且在上夹板和下夹板的圆周边缘均布有三个通孔；所述三个连接杆的两端有外螺纹。所述一对半圆形的夹套的内半径均与待焊接零件的外半径相同，并且在所述一对夹套半圆形的的两端分别有连接耳片。

本发明用于线圈架中电工纯铁（DT4E）与铜合金（H62或ZCuSn10Pb2Ni3）的焊接，对异种金属（DT4E）与铜合金（H62或ZCuSn10Pb2Ni3）加工的上、下法兰盘、衬套焊接面进行研磨清洗，装夹具加压后放入盐浴炉，即真空炉中，通过加热并保温使焊接面之间实现原子扩散而形成焊接接头。

扩散焊接是在一定的压力和温度下，将待焊工件的表面相互接触，并通过微观塑性变形使之紧密结合，界面处的金属原子直径经一定时间的相互扩散，形成整体接头。在焊接时要在金属基体材料处于固态是达到材料原子键连接，必须克服两个主要故障，其一是工件表面粗糙度所形成的接触空隙，其二是表面氧化膜、污染物和吸附层影响接触区原子间的结合。扩散焊接过程，其实质就是在由压力、温度和时间三个主要工艺参数所决定的工艺条件下，利用金属原子克服上述两个障碍，得到高质量连接接头的过程。

本发明通过对待各部件焊件用汽油、丙酮、酒精进行清洗，彻底去除了表面的氧化膜、油污等缺陷；通过专用夹具的装夹，使待焊件表面尽可能的接近，充分消除了焊件表面粗糙度造成的接触间隙，且有利于局部塑性变形，破碎氧化膜，弥合界面空隙，增大接触面，加速扩散过程；在盐浴炉中加热到一定温度，可增大原子热振动，加速扩散过程；保温时间使扩散过程能充分完成，形成连接接头。焊接后通过后续机械加工，在105Kg/cm2压力下经6分钟检查密封性，此时两处焊缝不允许有永久变形和渗漏现象(或用YH-15油在20MPa压力下保压3min,检查内腔气密性，外部不允许漏油)为最终焊接合格检查依据。

扩散焊接采用盐浴炉中焊接，炉温均匀性好，接头变形小，经试验验证，且焊接时不采用焊药，焊缝无夹渣、气孔等缺陷，焊缝综合性能较好，焊后合格率达到90%以上。具体见表1。

表1

焊接数量	密封性检查合格数量	合格率%
			55	51	92.7
150	141	94
			140	134	95.7

本发明还具有对设备要求低，焊接效率高，生产成本低廉的特点。

具体实施方式

实施例1

本实施例是一种线圈架的扩散焊接方法，所述的线圈架由两个法兰盘和位于两个法兰盘之间的衬套焊接组成，所述的两个法兰盘和衬套的孔径为16mm。具体过程是：

步骤1，焊接表面预处理：两个法兰盘与衬套之间的焊接面需要研磨至光洁度达到Ra0.2。本实施例中，所述衬套的材质为H62，需在衬套表面镀厚度为8-12цm的镍层。

步骤2，零件焊前清洗；首先用汽油清洗法兰盘、衬套后自然晾干。打磨零件表面使其平整、光洁后用丙酮除油清洗，擦拭干净并晾干。用沾有酒精的脱脂棉擦拭零件的焊接面后自然晾干。

步骤3，装夹零件：将法兰盘、衬套、法兰盘依次装紧在夹具上。装夹时必须保证衬套法兰盘研磨面相互贴和。调整衬套、法兰盘的同轴度并固紧，确保焊接时各零件不产生偏移。固紧时的拧紧力矩为20～60N·m，本实施例中，固紧时的拧紧力矩为60N·m。

所述夹具是选用两端有外螺纹的连接杆，将被焊接零件依照焊接位置穿在所述连接杆上，并在该连接杆的两端通过螺母固紧。所述连接杆的外径与被焊接零件内孔孔径相同。

步骤4，焊接：采用常规盐浴炉，通过扩散焊的方法将两个法兰盘与衬套焊接成为线圈架，具体是：

焊接前按常规方法对所述盐浴炉进行脱氧捞渣，且生产时应随炉校验炉温。

对所述盐浴炉加热至850-870℃。将装夹有零件的夹具吊挂放入炉内并将盐浴炉加热至850-870℃，并以该温度作为焊接温度。保温35-45min。保温结束后，将装夹有零件的夹具取出在20-50℃的淬火油中冷却。将经过淬火油冷却的装夹有零件的夹具置于热水中清洗冷，使夹具表面无杂质。从夹具上卸下焊接零件并用压缩空气吹干，得到焊接后的线圈架。本实施例中，盐浴炉加热至850℃，焊接温度为850℃，保温时间为35min，冷却用淬火油的温度为20℃。

步骤5，吹砂：采用常规吹砂方法吹干净线圈架的表面。吹砂时，风压≤0.3MPa，砂粒直径≤0.3mm。

实施例2

本实施例是一种线圈架的扩散焊接方法，所述的线圈架由两个法兰盘和位于两个法兰盘之间的衬套焊接组成，所述两个法兰盘和衬套的孔径为6mm。具体过程是：

步骤1，焊接表面预处理：两个法兰盘与衬套之间的焊接面需要研磨至光洁度达到Ra0.2。本实施例中，所述衬套的材质为ZCuSn10Pb2Ni3。

步骤2，零件焊前清洗；首先用汽油清洗法兰盘、衬套后自然晾干。打磨零件表面使其平整、光洁后用丙酮除油清洗，擦拭干净并晾干。用沾有酒精的脱脂棉擦拭零件的焊接面后自然晾干。

步骤3，装夹零件：将法兰盘、衬套、法兰盘依次装紧在夹具上。装夹时必须保证衬套法兰盘研磨面相互贴和，并通过垫片调整后固紧。调整衬套、法兰盘的同轴度并固紧，确保焊接时各零件不产生偏移。固紧时的拧紧力矩为20～60N·m，本实施例中，固紧时的拧紧力矩为20N·m。

所述的夹具包括圆形的上夹板、下夹板、三个连接杆和一对半圆形的夹套，并且在上夹板和下夹板的圆周边缘均布有三个通孔；所述三个连接杆的两端有外螺纹。所述一对半圆形的夹套的内半径均与待焊接零件的外半径相同，并且在所述一对夹套半圆形的的两端分别有连接耳片。使用时，将待焊接的零件按序置于上夹板和下夹板之间，将一对半圆形的夹套套装在待焊接的零件上并通过一对半圆形的连接耳片固紧。将三个连接杆的两端分布穿入所述上夹板和下夹板上的通孔中并用螺母固连，实现对待焊接的零件的固紧。

步骤4，焊接：采用常规盐浴炉，通过扩散焊的方法将两个法兰盘与衬套焊接成为线圈架，具体是：

焊接前对所述盐浴炉进行脱氧捞渣，且生产时应随炉校验炉温。

对所述盐浴炉加热至850-870℃。将装夹有零件的夹具吊挂放入炉内并将盐浴炉加热至850-870℃，并以该温度作为焊接温度。保温35-45min。保温结束后，将装夹有零件的夹具取出在20-50℃的淬火油中冷却。将经过淬火油冷却的装夹有零件的夹具置于热水中清洗冷，使夹具表面无杂质。从夹具上卸下焊接零件并用压缩空气吹干，得到焊接后的线圈架。本实施例中，盐浴炉加热至870℃，焊接温度为870℃，保温时间为40min，冷却用淬火油的温度为50℃。

步骤5，吹砂：采用常规吹砂方法吹干净线圈架的表面。吹砂时，风压≤0.3MPa，砂粒直径≤0.3mm。

实施例3

本实施例是一种线圈架的扩散焊接方法，所述的线圈架由两个法兰盘和位于两个法兰盘之间的衬套焊接组成，所述两个法兰盘和衬套的孔径为4mm。具体过程是：

步骤1，焊接表面预处理：两个法兰盘与衬套之间的焊接面需要研磨至光洁度达到Ra0.2。本实施例中，所述衬套的材质为ZCuSn10Pb2Ni3。

步骤2，零件焊前清洗；首先用汽油清洗法兰盘、衬套后自然晾干。打磨零件表面使其平整、光洁后用丙酮除油清洗，擦拭干净并晾干。用沾有酒精的脱脂棉擦拭零件的焊接面后自然晾干。

步骤3，装夹零件：将法兰盘、衬套、法兰盘依次装紧在夹具上。装夹时必须保证衬套法兰盘研磨面相互贴和，并通过垫片调整后固紧。调整衬套、法兰盘的同轴度并固紧，确保焊接时各零件不产生偏移。固紧时的拧紧力矩为20～60N·m，本实施例中，固紧时的拧紧力矩为40N·m。

所述的夹具包括圆形的上夹板、下夹板、三个连接杆和一对半圆形的夹套，并且在上夹板和下夹板的圆周边缘均布有三个通孔；所述三个连接杆的两端有外螺纹。所述一对半圆形的夹套的内半径均与待焊接零件的外半径相同，并且在所述一对夹套半圆形的的两端分别有连接耳片。使用时，将待焊接的零件按序置于上夹板和下夹板之间，将一对半圆形的夹套套装在待焊接的零件上并通过一对半圆形的连接耳片固紧。将三个连接杆的两端分布穿入所述上夹板和下夹板上的通孔中并用螺母固连，实现对待焊接的零件的固紧。

步骤4，焊接：采用常规盐浴炉，通过扩散焊的方法将两个法兰盘与衬套焊接成为线圈架，具体是：

焊接前对所述盐浴炉进行脱氧捞渣，且生产时应随炉校验炉温。

对所述盐浴炉加热至850-870℃。将装夹有零件的夹具吊挂放入炉内并将盐浴炉加热至850-870℃，并以该温度作为焊接温度。保温35-45min。保温结束后，将装夹有零件的夹具取出在20-50℃的淬火油中冷却。将经过淬火油冷却的装夹有零件的夹具置于热水中清洗冷，使夹具表面无杂质。从夹具上卸下焊接零件并用压缩空气吹干，得到焊接后的线圈架。本实施例中，盐浴炉加热至860℃，焊接温度为860℃，保温时间为45min，冷却用淬火油的温度为30℃。

步骤5，吹砂：采用常规吹砂方法吹干净线圈架的表面。吹砂时，风压≤0.3MPa，砂粒直径≤0.3mm。

Claims (3)

1.一种线圈架的扩散焊接方法，其特征在于，具体过程是：

步骤1，焊接表面预处理；

步骤2，零件焊前清洗；

步骤3，装夹零件：将法兰盘、衬套、法兰盘依次装紧在夹具上；

步骤4，焊接：采用常规盐浴炉，通过扩散焊的方法将两个法兰盘与衬套焊接成为线圈架，具体是：

焊接前按常规方法对所述盐浴炉进行脱氧捞渣，且生产时应随炉校验炉温；

对所述盐浴炉加热至850-870℃；将装夹有零件的夹具吊挂放入炉内并将盐浴炉加热至850-870℃，并以该温度作为焊接温度；保温35-45min；保温结束后，将装夹有零件的夹具取出在20-70℃的淬火油中冷却；将经过淬火油冷却的装夹有零件的夹具置于热水中清洗，使夹具表面无杂质；从夹具上卸下焊接零件并用压缩空气吹干，得到焊接后的线圈架；

步骤5，吹砂：采用常规吹砂方法吹干净线圈架的表面。

2.如权利要求1所述一种线圈架的扩散焊接方法，其特征在于，所述夹具是选用两端有外螺纹的连接杆，将被焊接零件依照焊接位置穿在所述连接杆上，并在该连接杆的两端通过螺母固紧；所述连接杆的外径与被焊接零件内孔孔径相同。

3.如权利要求1所述一种线圈架的扩散焊接方法，其特征在于，所述夹具还可以是包括上夹板、下夹板、三个连接杆和一对半圆形的夹套；所述上夹板和下夹板均为圆形，并且在上夹板和下夹板的圆周边缘均布有三个通孔；所述三个连接杆的两端有外螺纹；所述一对半圆形的夹套的内半径均与待焊接零件的外半径相同，并且在所述一对夹套半圆形的的两端分别有连接耳片。