CN106238934A - 一种中强铝液冷壳体焊接方法 - Google Patents

一种中强铝液冷壳体焊接方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种中强铝液冷壳体焊接方法，包括以下步骤：S1、焊接零件加工；S2、零件前处理；S3、焊接：密封焊缝距离液冷流道内壁的距离为W1，密封电子束EB1焊缝熔深为D1=盖板的厚度D+纤料厚度d+（3～4）mm，采用表面焦点进行焊接，电子束扫描幅值为0.2～0.4mm；修饰焊缝采用散焦焊接，修饰电子束EB2焊缝熔深D2为2～4mm，焊后检查电子束焊缝外观情况；S4、真空纤焊处理；S5、壳体焊后处理与加工，直至得到最终产品。本发明的优点在于：通过合理的接头设计、采用电子束焊接与真空钎焊处理工艺，实现嵌入式盖板+腔体可靠焊接，极大地提高液冷课题制备工艺的成熟度。

Description

一种中强铝液冷壳体焊接方法
技术领域
本发明涉及液冷壳体加工技术领域，特别是一种中强铝液冷壳体焊接方法。
背景技术
随着射频电子产品向微系统化、高集成的发展，高功率集成散热需求愈加广泛。液冷散热是大功率散热的首选方案，随着微细通道散热技术的日渐成熟，带微通道结构的液冷壳体日渐成为模块化电子产品的主导。
典型的液冷壳体结构是由基板与盖板连接，形成冷却流道，冷却液从进出液口）流入或流出，经壳体内部流道，通过对流传热带走壳体上热量，实现壳体上器件的液冷散热。因器件安装、微波传输需要，壳体上常有圆孔、波导口等贯穿结构。基板与盖板通过焊接而成，液冷壳体流道密封性、清洁度、多余物控制是液冷壳体散热功能指标的重要保障。为控制壳体重量，考虑材料焊接性等，液冷壳体材质通常为Al-Mg-Si系中等强度铝合金。
中强铝壳体焊缝为面积型焊缝，常用的焊接方法为真空钎焊。壳体焊缝焊接中容易出现钎料流入流道，铝硅钎料在冷却液作用下产生流道腐蚀，过量的钎料漫流易堵塞内部微通道，造成产品报废。中强铝合金钎焊性能一般，焊缝内存在大量局部未钎合，贯穿结构经过钎焊面，容易产生贯穿结构泄露。铝精密结构焊接常用电子束焊接工艺实现。中强铝电子束焊接由于Mg2Si强化相存在，熔化焊接过程容易产生微小裂纹，导致焊缝密封失效。如何解决中强铝电子束焊接微小裂纹是解决中强铝电子束焊接的难点。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种中强铝液冷壳体焊接方法，通过合理的接头设计、采用电子束焊接与真空钎焊处理工艺，实现嵌入式盖板+腔体可靠焊接，极大地提高液冷课题制备工艺的成熟度。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种中强铝液冷壳体焊接方法，包括以下步骤：
S1、焊接零件加工：按照产品结构与工艺尺寸要求，分别加工基板和盖板，在基板上加工具有台阶的也冷流道，基板和盖板的外形预留0.5～1mm余量；
S2、零件前处理：采用化学清洗、烘干，去除工件表面的油污以及杂质，根据需要，裁剪并装配厚度为d的纤料，盖板固定在基板的台阶内；
S3、焊接：密封焊缝距离液冷流道内壁的距离为W1，密封电子束EB1焊缝熔深为D1=盖板的厚度D+纤料厚度d+（3～4）mm，采用表面焦点进行焊接，电子束扫描幅值为0.2～0.4mm；修饰焊缝采用散焦焊接，修饰电子束EB2焊缝熔深D2为2～4mm，焊后检查电子束焊缝外观情况；
S4、真空纤焊处理：将经过电子束密封和修饰焊接后的多个壳体，成批装入真空纤焊炉内，进行真空纤焊处理，纤焊温度为595～600℃，保温时间15～30min，使残留的钎料熔化，在焊缝内铺展，防止箔片钎料残留形成多余物，同时利用电子束密封焊缝的阻隔效应，减少液态钎料向流道内漫流；
S5、壳体焊后处理与加工：焊后采用硬度检测表面强度，通过气密保压试验测试流道密封性，然后再精密加工后续通孔、波导腔以及外形结构，直至得到最终产品。
所述的纤料为钎料箔。
所述的钎料箔为铝基共晶钎料Al88SiMg，厚度为0.05～0.1mm，根据钎料的厚度d叠加使用。
本发明具有以下优点：
本发明通过合理的焊接接头设计，明确了结构几何尺寸、接头装配要求，采用电子束焊接工艺，预置钎料箔，提高锻铝焊接接头的抗裂性能，对流道四周进行密封焊接，确保流道周围可靠密封，提高锻铝材料的电子束焊接性。采用电子束修饰工艺，对可视焊缝进行修饰焊接，避免立焊缝处钎料流失产生外观缺陷。电子束焊产品经钎焊后进行真空钎焊处理，减少夹具、装配等工步要求，促进焊接接头区钎料充分熔化，增大密封面积、同时去除焊接残余应力，液冷壳体研制合格率由20%左右提升到98%以上。
附图说明
图1 为本发明的结构示意图；
图中：1-基板，2-盖板，3-纤料，4-密封焊缝，5-修饰焊缝，6-液冷流道。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
【实施例1】
如图1所示，一种中强铝液冷壳体焊接方法，包括以下步骤：
S1、焊接零件加工：按照产品结构与工艺尺寸要求，分别加工基板1和盖板2，在基板1上加工具有台阶的也冷流道6，基板1和盖板2的外形预留1mm余量；
S2、零件前处理：采用化学清洗、烘干，去除工件表面的油污以及杂质，根据需要，裁剪并装配厚度为d的纤料3，纤料3为钎料箔，钎料箔为铝基共晶钎料Al88SiMg，厚度为0.1mm，根据钎料3的厚度d叠加使用，盖板2固定在基板1的台阶内；
S3、焊接：密封焊缝4距离液冷流道6内壁的距离为W1，密封电子束EB1焊缝熔深为D1=盖板2的厚度D+纤料3厚度d+4mm，采用表面焦点进行焊接，电子束扫描幅值为0.4mm；修饰焊缝5采用散焦焊接，修饰电子束EB2焊缝熔深D2为4mm，焊后检查电子束焊缝外观情况；
S4、真空纤焊处理：将经过电子束密封和修饰焊接后的多个壳体，成批装入真空纤焊炉内，进行真空纤焊处理，纤焊温度为600℃，保温时间30min，使残留的钎料熔化，在焊缝内铺展，防止箔片钎料残留形成多余物，同时利用电子束密封焊缝的阻隔效应，减少液态钎料向流道内漫流；
S5、壳体焊后处理与加工：焊后采用硬度检测表面强度，通过气密保压试验测试流道密封性，然后再精密加工后续通孔、波导腔以及外形结构，直至得到最终产品。
【实施例2】
如图1所示，一种中强铝液冷壳体焊接方法，包括以下步骤：
S1、焊接零件加工：按照产品结构与工艺尺寸要求，分别加工基板1和盖板2，在基板1上加工具有台阶的也冷流道6，基板1和盖板2的外形预留0.8mm余量；
S2、零件前处理：采用化学清洗、烘干，去除工件表面的油污以及杂质，根据需要，裁剪并装配厚度为d的纤料3，纤料3为钎料箔，钎料箔为铝基共晶钎料Al88SiMg，厚度为0.07m，根据钎料3的厚度d叠加使用，盖板2固定在基板1的台阶内；
S3、焊接：密封焊缝4距离液冷流道6内壁的距离为W1，密封电子束EB1焊缝熔深为D1=盖板2的厚度D+纤料3厚度d+3.5mm，采用表面焦点进行焊接，电子束扫描幅值为0.3mm；修饰焊缝5采用散焦焊接，修饰电子束EB2焊缝熔深D2为3mm，焊后检查电子束焊缝外观情况；
S4、真空纤焊处理：将经过电子束密封和修饰焊接后的多个壳体，成批装入真空纤焊炉内，进行真空纤焊处理，纤焊温度为598℃，保温时间23min，使残留的钎料熔化，在焊缝内铺展，防止箔片钎料残留形成多余物，同时利用电子束密封焊缝的阻隔效应，减少液态钎料向流道内漫流；
S5、壳体焊后处理与加工：焊后采用硬度检测表面强度，通过气密保压试验测试流道密封性，然后再精密加工后续通孔、波导腔以及外形结构，直至得到最终产品。
【实施例3】
如图1所示，一种中强铝液冷壳体焊接方法，包括以下步骤：
S1、焊接零件加工：按照产品结构与工艺尺寸要求，分别加工基板1和盖板2，在基板1上加工具有台阶的也冷流道6，基板1和盖板2的外形预留0.5mm余量；
S2、零件前处理：采用化学清洗、烘干，去除工件表面的油污以及杂质，根据需要，裁剪并装配厚度为d的纤料3，纤料3为钎料箔，钎料箔为铝基共晶钎料Al88SiMg，厚度为0.05mm，根据钎料3的厚度d叠加使用，盖板2固定在基板1的台阶内；
S3、焊接：密封焊缝4距离液冷流道6内壁的距离为W1，密封电子束EB1焊缝熔深为D1=盖板2的厚度D+纤料3厚度d+3mm，采用表面焦点进行焊接，电子束扫描幅值为0.2mm；修饰焊缝5采用散焦焊接，修饰电子束EB2焊缝熔深D2为2mm，焊后检查电子束焊缝外观情况；
S4、真空纤焊处理：将经过电子束密封和修饰焊接后的多个壳体，成批装入真空纤焊炉内，进行真空纤焊处理，纤焊温度为595℃，保温时间15min，使残留的钎料熔化，在焊缝内铺展，防止箔片钎料残留形成多余物，同时利用电子束密封焊缝的阻隔效应，减少液态钎料向流道内漫流；
S5、壳体焊后处理与加工：焊后采用硬度检测表面强度，通过气密保压试验测试流道密封性，然后再精密加工后续通孔、波导腔以及外形结构，直至得到最终产品。

Claims (3)

1.一种中强铝液冷壳体焊接方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、焊接零件加工：按照产品结构与工艺尺寸要求，分别加工基板（1）和盖板（2），在基板（1）上加工具有台阶的也冷流道（6），基板（1）和盖板（2）的外形预留0.5～1mm余量；
S2、零件前处理：采用化学清洗、烘干，去除工件表面的油污以及杂质，根据需要，裁剪并装配厚度为d的纤料（3），盖板（2）固定在基板（1）的台阶内；
S3、焊接：密封焊缝（4）距离液冷流道（6）内壁的距离为W1，密封电子束EB1焊缝熔深为D1=盖板（2）的厚度D+纤料（3）厚度d+（3～4）mm，采用表面焦点进行焊接，电子束扫描幅值为0.2～0.4mm；修饰焊缝（5）采用散焦焊接，修饰电子束EB2焊缝熔深D2为2～4mm，焊后检查电子束焊缝外观情况；
S4、真空纤焊处理：将经过电子束密封和修饰焊接后的多个壳体，成批装入真空纤焊炉内，进行真空纤焊处理，纤焊温度为595～600℃，保温时间15～30min，使残留的钎料熔化，在焊缝内铺展，防止箔片钎料残留形成多余物，同时利用电子束密封焊缝的阻隔效应，减少液态钎料向流道内漫流；
S5、壳体焊后处理与加工：焊后采用硬度检测表面强度，通过气密保压试验测试流道密封性，然后再精密加工后续通孔、波导腔以及外形结构，直至得到最终产品。
2.根据权利要求1所述的一种中强铝液冷壳体焊接方法，其特征在于：所述的纤料（3）为钎料箔。
3.根据权利要求2所述的一种中强铝液冷壳体焊接方法，其特征在于：所述的钎料箔为铝基共晶钎料Al88SiMg，厚度为0.05～0.1mm，根据钎料（3）的厚度d叠加使用。
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