CN103521869B - 多层平板裂缝天线钎料预置方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多层平板裂缝天线钎料的预置方法，包括以下步骤：第一步，清理基板、耐热玻璃或陶瓷、钎料、平板裂缝天线零件和压板；第二步，装配平板裂缝天线零件及钎料；第三步，将基板、耐热玻璃或陶瓷、钎料、平板裂缝天线零件和压板置于真空炉内，水平放置；然后抽真空，当真空度达到10^-3Pa级及以上时，加热真空炉；采用分段升温和保温，当炉温均匀且介于钎料液相线温度与零件固相线温度之间时，保温5～15min后停止加热，然后让零件冷却；当炉温冷却至常温时，取出零件；第四步，检查零件与钎料的接触面是否形成满足工艺要求的钎缝组织。本发明所需设备及工艺装备简单、无需加工钎料，钎料预置精确，简化装配工艺和提高合格率。

Description

多层平板裂缝天线钎料预置方法

技术领域

本发明涉及一种多层平板裂缝天线钎料预置方法，尤其涉及一种多腔体精密复杂零件真空钎焊的钎料预置方法，属于钎焊技术领域。

背景技术

多层平板裂缝天线是在波导或空腔谐振器上加工裂缝以辐射或接收电磁波的天线，一般由和差器、功率分配网络、波导裂缝辐射阵面等部分组成。多层平板裂缝天线具有辐射效率高，能够实现精确的口径分布控制并获得低副瓣性能，波束指向稳定、功率容量大以及结构紧凑、厚度薄、重量轻和高可靠性等优异的电气和结构性能，在机载预警雷达、机载气象雷达、导弹导引头以及各种成像雷达中得到了广泛的应用。

多层平板裂缝天线为典型的平板、多层、多腔和薄壁结构，每层由大量的缝隙和腔体组成，各缝隙和腔体相互位置及偏置各不相同，形位及尺寸精度要求非常高，目前主要通过高速铣削加工各层零件后再整体真空钎焊而成。为避免钎料流入微细腔体和裂缝影响电气性能，多层平板裂缝天线真空钎焊对钎料的预置位置和预置量提出了极高的要求，是整个生产制造过程中的瓶颈工艺。

多层平板裂缝天线制造成败的关键在于真空钎焊钎料的预置，传统的钎料预置方法是将箔状钎料加工成裂缝天线零件的焊接面形状，加工好后将其嵌装固定在相应的平板之间。但是由于平板裂缝天线每层各不相同且通常分布着大量的微细腔体及裂缝，许多焊缝面宽度不到0.5mm，因此，按各层之间接触面形状加工的钎料种类多且非常复杂，常需要借助精密高速铣或高精度激光切割，成本高昂且加工难度大；另外，由于零件和钎料都很薄且高度复杂，即便加工出这样的钎料也很柔软，会严重变形、扭曲甚至断裂，装配时无法精确固定在目标位置。这种钎料预置方法难度大且非常繁琐，合格率非常低。

发明内容

本发明的目的在于：针对多层平板裂缝天线焊接面复杂、细窄、狭长难以放置钎料的结构特点，提供了一种多层平板裂缝天线钎料预置方法，该方法是在已精加工的裂缝天线零件表面溶解、扩散一层钎料，取代传统的在焊接面嵌装钎料箔的方法，通过本发明所述的方法能够精确、高效、经济、简单地在裂缝天线零件焊接面获得一层钎料组织，从而能有效的解决上述现有技术中的难点。

本发明通过下述技术方案来实现：一种多层平板裂缝天线钎料预置方法，包括不锈钢基板、耐热玻璃或陶瓷、钎料、已精加工的平板裂缝天线零件和表面平整的不锈钢压板，其预置方法包括以下步骤：

第一步，清理不锈钢基板、耐热玻璃或陶瓷、钎料、平板裂缝天线零件和不锈钢压板表面的油污、灰尘、金属沉积物及其它多余物；

第二步，装配平板裂缝天线零件及钎料，方法如下：

a）、将平整的不锈钢基板放置在装配平台上；

b）、在不锈钢基板上放置平整光洁的耐热玻璃或陶瓷；

c）、在耐热玻璃或陶瓷上平铺一层箔状Al-Si-Mg钎料，厚度≤0.10mm；

d）、在钎料上放置已精加工的平板裂缝天线零件，平板裂缝天线零件需涂覆钎料的面朝下；

e）、在平板裂缝天线零件上再放置平整光洁的耐热玻璃或陶瓷；

f）、在经过e步骤后的耐热玻璃或陶瓷上放一块平整的不锈钢压板以提供均匀的压紧力；

第三步，将基板、耐热玻璃或陶瓷、钎料、平板裂缝天线零件和不锈钢压板置于真空炉内，水平放置；然后抽真空，当真空度达到10^-3Pa级及以上时，加热真空炉；采用分段升温和保温，当炉温均匀且介于钎料液相线温度（液相线温度：物质开始由液态转变为固态的最高温度。）与零件固相线温度（固相线温度：物质开始由固态转变为液态的最低温度。）之间时，保温5～15min后停止加热，然后让平板裂缝天线零件、不锈钢基板、耐热玻璃或陶瓷及不锈钢压板冷却；当炉温冷却至常温时，取出平板裂缝天线零件；

第四步，目视检查平板裂缝天线零件与钎料接触的部位是否形成均匀的钎缝组织以及平板裂缝天线零件各缝隙是否残留有多余的钎料，若钎缝组织不均匀、不连续且空洞面积较大不满足工艺要求则可重复执行步骤二和步骤三；若平板裂缝天线零件部分裂缝残留有多余的钎料使用手术刀、美工刀或专用刀具清理去除钎料。

作为一种优选方式，预置钎料的整个过程都处于真空气氛下，有利于钎料的溶解和扩散。

作为一种优选方式，耐热玻璃或陶瓷为能够在铝合金真空钎焊温度下保持不变形，且不与钎料和平板裂缝天线零件粘连。

作为一种优选方式，平板裂缝天线零件的冷却方式为惰性气体冷却或随炉冷却。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1）.本发明所需的设备及工艺装备简单，具备真空钎焊能力的企业均可独立完成，工程应用优势明显；

2）.本发明无需加工钎料，只需在零件和耐热玻璃或陶瓷之间平铺一层箔状钎料即可，省去昂贵的钎料加工成本；

3）.预置工艺过程简单：只需将不锈钢基板、耐热玻璃或陶瓷、钎料、零件和不锈钢压板按顺序水平叠放好后放入真空钎焊炉后，抽真空加热及冷却即可，也可随同钎焊其它零件时放入真空炉进行，工艺过程简单且成本低廉；

4）.钎料预置精确：按顺序水平叠放好零件及工装夹具后，零件与钎料接触的地方恰好为裂缝天线需要钎焊的位置，各零件上的空腔与裂缝不会与钎料接触，所以无论零件多精密多复杂，通过本发明预置钎料时与钎料接触的部分才会在零件表面溶解、扩散一层钎料，这层钎料的形状与裂缝天线需要焊接的位置完全一致；

5）.简化装配工艺，提升合格率：通过本发明在零件表面溶解、扩散一层钎料，钎料与零件形成一体，能够最大程度简化装配工艺，使用传统的“一面两销”定位方式即可实现精确装配和定位，进而大幅提高多层平板裂缝天线的制造合格率。

附图说明

图1是本发明预置钎料装配的示意图。

附图标记：1-不锈钢基板，  2-耐热玻璃或陶瓷，  3-钎料，  4-零件，  5-不锈钢压板。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了相互排斥的特质和/或步骤以外，均可以以任何方式组合，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换，即，除非特别叙述，每个特征之一系列等效或类似特征中的一个实施例而已。

实施例1

如图1所示，一种多层平板裂缝天线钎料预置方法，包括不锈钢基板1、耐热玻璃或陶瓷2、钎料3、已精加工好的平板裂缝天线零件4和表面平整的不锈钢压板5。

该多层平板裂缝天线钎料的预置方法包括以下步骤：

第一步，用酸碱溶液清洗不锈钢基板1、耐热玻璃或陶瓷2、钎料3、平板裂缝天线零件4和不锈钢压板5表面的油污、灰尘、金属沉积物及其它多余物。清理后各部件表面上的水迹应流布均匀，然后将其放在干燥箱中烘干，烘干温度110℃～120℃，保温时间30±10℃。

第二步，装配平板裂缝天线零件及钎料，方法如下：

a）、将不锈钢基板1放置在装配平台上。

b）、在不锈钢基板1上放置平整光洁的耐热玻璃或陶瓷2，耐热玻璃或陶瓷2为能够承受铝合金真空钎焊温度，并在此温度下保持不变形及不与钎料3粘连的耐热玻璃或高温陶瓷，如常见的1000度高温玻璃、1200度高温玻璃或耐温高于800度的高温氧化物陶瓷。

c）、在耐热玻璃或陶瓷2上平铺一层未经加工的GB/T 13815-BAl87SiMg箔状钎料3，钎料厚度0.05mm。

d）、在钎料3上放置牌号为3A21铝合金的平板裂缝天线零件4。

e）、在平板裂缝天线零件4上再放置平整光滑的耐热玻璃或陶瓷2。

f）、在e步骤中的耐热玻璃或陶瓷2上放平整的不锈钢压板5以提供均匀的压紧力，压紧力无特殊要求通常以能够保证附图中各件紧密接触即可。

第三步，将不锈钢基板1、耐热玻璃或陶瓷2、钎料3、平板裂缝天线零件4和不锈钢压板5置于真空炉内，水平放置；然后抽真空，当真空度达到5×10^-3Pa时，加热真空炉；为保证炉温均匀性可采用分3～4段加热升温和3～4段保温的加热曲线，当最后一段加热温度在610℃时保温10min，然后让零件4及其工装夹具随炉冷却；当炉温冷却至常温时，取出零件4。

第四步，目视检查零件4与钎料3接触的部分是否形成均匀的钎缝组织以及零件4各缝隙是否残留有多余的钎料，若钎缝组织不均匀、不连续且空洞面积较大不满足工艺要求则可重复执行步骤二和步骤三；若零件4部分裂缝残留有多余的钎料可使用手术刀、美工刀或专用刀具清理去除钎料。

平板裂缝天线作为典型的平板、多层、多腔、多缝隙的薄壁结构，焊缝细窄狭长，形状复杂且焊缝质量要求高，为避免钎料残留在各缝隙和空腔内，要求精确控制钎料的装配位置和装配量。传统的钎料预置方式是将厚度为0.05或0.10mm的箔状Al-Si-Mg钎料加工成缝隙天线各零件相互接触部位的形状，然后再用工装夹具将各层零件和各层钎料固定在一起，但由于钎料非常薄，形状又很复杂，加工后非常柔软、无法保持固定的形状，装配时很难将钎料固定在零件合适的部位。本发明先在平板裂缝天线每个零件上溶解、扩散一层钎料，然后再将各个零件按顺序简单的装配在一起，利用零件上已扩散的钎料将平板裂缝天线各零件焊接在一起，具体来说具有如下优势：

1）、通过真空钎焊在已完成精加工的裂缝天线各零件表面溶解、扩散一层钎料，由于真空钎焊真空度很高，钎料和零件的氧化现象不明显，有利于第二次钎焊时钎料的润湿、流动和铺展。

2）、无论裂缝天线零件多复杂，通过该方法都可在零件需要焊接的部位精确地涂覆一层钎料，而不会在其它地方残留钎料。

3）、通过该方法在平板裂缝天线零件上预置的钎料量主要受钎料的厚度影响，因此控制钎料的厚度即可精确控制钎料预置的量。

4）、不锈钢基板、耐热玻璃或陶瓷、不锈钢压板平整光滑，且耐热玻璃或陶瓷能够承受不低于800℃的高温，并在此温度下不发生变形和不与钎料及零件发生溶解、扩散等反应，有利于液态钎料向零件溶解和扩散，也便于平板裂缝天线零件拆卸。

5）、平板裂缝天线零件上涂覆一层钎料后在真空钎焊裂缝天线时无需再加工和装配钎料，能够最大程度简化裂缝天线装配工艺，提高焊接质量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种多层平板裂缝天线钎料预置方法，其特征在于：包括不锈钢基板、耐热玻璃或陶瓷、钎料、已精加工的平板裂缝天线零件和表面平整的不锈钢压板，其预置方法包括以下步骤：

第一步，清理不锈钢基板、耐热玻璃或陶瓷、钎料、平板裂缝天线零件和不锈钢压板表面的油污、灰尘、金属沉积物及其它多余物；

第二步，装配平板裂缝天线零件及钎料，方法如下：

a）、将平整的不锈钢基板放置在装配平台上；

b）、在不锈钢基板上放置平整光洁的耐热玻璃或陶瓷；

c）、在耐热玻璃或陶瓷上平铺一层箔状的Al-Si-Mg钎料，厚度≤0.10mm；

d）、在钎料上放置已精加工的平板裂缝天线零件，平板裂缝天线零件需涂覆钎料的面朝下；

e）、在平板裂缝天线零件上再放置平整光洁的耐热玻璃或陶瓷；

f）、在经过e步骤后的耐热玻璃或陶瓷上放一块平整的不锈钢压板以提供均匀的压紧力；

第三步，将不锈钢基板、耐热玻璃或陶瓷、钎料、平板裂缝天线零件和不锈钢压板置于真空炉内，水平放置；然后抽真空，当真空度达到10^-3Pa级及以上时，加热真空炉；采用分段升温和保温，当炉温均匀且介于钎料液相线温度与零件固相线温度之间时，保温5～15min后停止加热，然后让平板裂缝天线零件、不锈钢基板、耐热玻璃或陶瓷及不锈钢压板冷却；当炉温冷却至常温时，取出平板裂缝天线零件；

第四步，目视检查平板裂缝天线零件与钎料接触的部位是否形成均匀的钎缝组织以及平板裂缝天线零件各缝隙是否残留有多余的钎料，若钎缝组织不均匀、不连续且空洞面积较大不满足工艺要求则可重复执行步骤二和步骤三；若平板裂缝天线零件部分裂缝残留有多余的钎料使用手术刀、美工刀或专用刀具清理去除即可。

2.如权利要求1所述的多层平板裂缝天线钎料预置方法，其特征在于：预置钎料的整个过程都处于真空气氛下。

3.如权利要求1所述的多层平板裂缝天线钎料预置方法，其特征在于：耐热玻璃或陶瓷为能够在铝合金真空钎焊温度下保持不变形，且不与钎料和平板裂缝天线零件粘连。

4.如权利要求1所述的多层平板裂缝天线钎料预置方法，其特征在于：平板裂缝天线零件的冷却方式为惰性气体冷却或随炉冷却。