CN107234354B - 一种应用于薄壁结构的真空钎焊方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应用于薄壁结构的真空钎焊方法，适用于铝合金复杂结构的低刚性焊片的可靠固定和焊接。操作步骤如下：（1）在每条焊片条的中心位置及两侧对称设有固定点。（2）在焊片条的固定点处加工直径0.2‑0.5mm小孔。（3）将清洁后的焊片平铺到被钎焊件表面。（4）采用电容储能氩弧点焊，使每条焊片条的定位孔处点焊固定在被钎焊件上。本发明采用精密点焊的固定方法代替原有的销钉固定方法，能够实现宽度0.5mm以及更窄焊片的固定；从根本上解决了窄长型焊片条无法固定以及销钉固定位置容易出现的焊片材料不足的问题，避免了缺陷的产生；本方法降低了结构设计重量，减少了加工工序，提高了效率，降低了成本。

Description

一种应用于薄壁结构的真空钎焊方法
技术领域
本发明属于材料焊接技术领域，涉及一种应用于薄壁结构的真空钎焊方法，具体涉及铝合金复杂薄壁结构的复杂焊片的装配固定，适用于铝合金真空钎焊。
背景技术
铝合金真空钎焊技术广泛应用于制造精度要求高且结构复杂的航空航天精密制件。真空钎焊过程主要包括焊前准备和焊接，对于精密制件，焊前准备的一个重要步骤是将焊片固定在零件上，防止焊片偏移导致焊接缺陷。
目前焊片固定方式为销钉固定，即在零件和焊片的相同位置打孔，装配焊片时将销钉安装在相应位置。销钉固定的主要问题包括：由于小孔的存在，焊接结构在设计时需要保证足够的尺寸，从而增大了结构重量，严重影响了航空航天对轻量化设计的需求；随着航空航天领域结构设计越来越精细，精度和可靠性要求更高，很多天线类结构的辐射腔壁厚已经小于0.5mm，腔体边长大于500mm，相应的焊片越来越窄长，已经无法在焊片上设计足够大的销钉孔，销钉固定已经不能满足需求；销钉固定位置增大了缝隙面积，焊片熔化后需要填充的面积也随之增大，但是焊片量有限，极容易存在填充不足的情况，造成焊接缺陷。
点焊技术能够实现两个零件的点连接，焊接面积小，焊接过程可控，质量可靠，能够用于焊片的装配固定。通过合理设计点焊位置，该方法能够保证细长型低刚性焊片的有效固定和定位，防止焊片出现偏移，保证焊接质量。
发明内容
针对复杂薄壁结构的焊片刚性越来越低，装配固定难的现状，急需采用新的固定方法，实现更加窄长焊片的有效固定，保证焊接质量，消除销钉固定带来的上述问题，本发明提供一种利用电容储能氩弧点焊固定焊片的应用于薄壁结构的真空钎焊方法。
一种应用于薄壁结构的真空钎焊方法包括焊前准备和真空钎焊操作；所述焊前准备是将一张矩形大焊片上长条状的两条以上焊片条固定在被钎焊件上，每条焊片条的长度大于300mm、宽度为0.5～25mm、厚度不大于1.5mm；所述被钎焊件为最小壁厚小于0.5mm，外形尺寸大于300mm。
所述焊前准备的操作步骤如下：
（1）在每条焊片条的中部设有第一个固定点的位置，以第一个固定点为基准对称向两侧依次再确定一个以上的固定点；
（2）采用激光切割的方法在一张矩形大焊片上切割出焊片条，同时，在每条焊片条确定固定点的位置打出定位孔，所述定位孔的孔径为0.2-0.5mm；
（3）用酒精清洁每条焊片条的表面并风干，并平铺到被钎焊件表面；
（4）采用电容储能氩弧点焊工艺，将焊丝尖端压在固定孔上，通过点焊操作使每条焊片条的定位孔处点焊固定在被钎焊件上；所述焊丝材料和焊片材料相同。
进一步限定的技术方案如下：
所述步骤（1）中，相邻固定点之间的间距为20～40mm。
所述步骤（2）中，激光切割参数为激光电流34-36A，离焦高度0mm，WOBBLE振幅10-50，切割次数30-60次。
所述步骤（4）中，电容储能氩弧点焊的工艺条件：电压30-50V、氩气保护流量10-15L/min、点焊时间3s。
所述步骤（4）中，所述焊丝的直径为1mm；焊丝尖端须保持清洁，完成3-5个点的点焊操作需使用尖嘴钳去除尖端材料，并将焊丝尖端打磨平整。
所述步骤（4）中，点焊固定操作顺序为先固定宽度大刚性好的焊片条，后固定宽度小刚性差的焊片条；对于宽度小刚性差的焊片条从中间往两端对称固定。
所述步骤（4）中，焊片条材料为铝硅镁，厚度为0.05mm、0.1mm、0.15mm。
所述步骤（4）中，焊点固定后禁止打磨，防止打磨掉落的颗粒吸附在零件表面形成多余物。
所述步骤（4）中，点焊操作时，采用具有中心孔的压片压住所述焊片条，并使压片的中心孔和焊片条的定位孔对应，保证焊片条与被钎焊件紧密贴合。
所述压片为圆形，材料为不锈钢，压片的直径为25～30mm、厚度为2～3mm；中心孔的直径为0.8～1.5mm。
本发明的有益技术效果体现在以下方面：
（1）.本发明在复杂薄壁结构钎焊工艺过程中，采用精密点焊的方法代替原有的销钉固定方法实现了复杂焊片的良好固定；能够实现宽度0.5mm以及更窄焊片的固定，突破了原方法的极限，能够有效的改进相应结构设计，降低结构尺寸，进一步实现轻量化设计。
（2）.本发明固定位置消除了原销钉固定方法带来的局部间隙增加的问题，从根本上解决了销钉处容易出现的焊片材料不足的问题，避免了缺陷的产生。
（3）.本方法避免了在零件上打孔，避免了销钉加工，减少了加工工序，提高了效率，降低了成本。
附图说明
图1为本发明矩形大焊片的结构示意图。
图2为图1中的局部放大图。
图3为压片结构示意图。
图4为图3的侧视图。
上图中序号：第一焊片条1、第二焊片条2、第三焊片条3、第四焊片条4、第五焊片条5、第六焊片条6、第七焊片条7、第八焊片条8、压片9、定位孔10。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地说明。
实施例1
一种应用于薄壁结构的真空钎焊方法包括焊前准备和真空钎焊操作。焊前准备是将具有长条状的八条焊片的一张矩形大焊片固定在被钎焊件上，矩形大焊片材料为铝硅镁，厚度为0.10mm；被钎焊件为最小壁厚小于0.5mm，外形长度为650mm。
焊前准备的操作步骤如下：
（1）参见图1，根据被钎焊件结构设计一张矩形大焊片。该矩形大焊片上设有八条长度约600mm的焊片条，第一焊片条1的宽度为20mm、第二焊片条2的宽度为5mm、第三焊片条3的宽度为25mm、第四焊片条4的宽度为0.5mm、第五焊片条5的宽度为5mm、第六焊片条6的宽度为25mm，第七焊片条7的宽度为2mm、第八焊片条8的宽度为25mm，最宽焊片条的宽度为25mm，最窄焊片条的宽度为0.5mm。焊片材料选择铝硅镁，厚度选为0.15mm。焊片固定点设计在每条焊片宽度方向的中心位置。
（2）采用激光切割的方法在一张矩形大焊片上切割出八条焊片条，同时，在每条焊片条的固定点位置加工直径0.2-0.5mm小孔。具体操作是：在第一焊片条1、第三焊片条3、第六焊片条6和第八焊片条8上分别设计三个固定点，三个固定点的孔径为0.5mm；在第二焊片条2、第四焊片条4、第五焊片条5和第七焊片条7上分别上设计六个固定点，六个固定点的孔径为孔径0.2mm。先打孔径0.5mm的定位孔，后打孔径0.2mm的定位孔。
激光切割参数为激光电流34-36A，离焦高度0mm，WOBBLE振幅10-50，切割次数30-60次。
（3）在操作平板上用酒精清洁每条焊片条的表面并风干，将清洁后的大焊片平铺到待焊零件表面。
（4）采用电容储能氩弧点焊工艺，将焊丝尖端压在定位孔上，通过点焊操作使每条焊片条的定位孔处点焊固定在被钎焊件上；设定的电容储能氩弧点焊机电压30-50V，氩气保护流量10-15L/min。电容储能氩弧点焊机所用焊丝材料与焊片材料相同，直径1mm。
具体操作时，参见图3和图4，采用具有中心孔的压片9压住被点焊的焊片条，并使压片9的中心孔和焊片条的定位孔10对应，压片9的中心孔直径为0.8mm，略大于焊片条上的定位孔，保证焊片条与被钎焊件紧密贴合。压片9的材料为不锈钢，压片9的外圆直径为25mm、厚度为2mm。将焊丝尖端压在焊片条的定位孔上，点焊焊枪需垂直于焊片条表面，保证点焊成功率，防止焊点高度不均。按下点焊机的开关至保护气开档，保持3s，然后继续按下点焊机的开关至焊接档，即完成被点焊的焊片条上一个点的固定。接着进行其它点的固定。
点焊固定操作顺序为先固定宽度大刚性好的焊片条，后固定宽度小刚性差的焊片条；对于宽度小刚性差的焊片条从中间往两端对称固定。
焊丝尖端须保持清洁，完成3-5个点的点焊操作需使用尖嘴钳去除尖端材料，并将焊丝尖端打磨平整。
焊点固定后禁止打磨，防止打磨掉落的颗粒吸附在零件表面形成多余物。
实施例2
矩形大焊片材料为铝硅镁，厚度为0.15mm；被钎焊件为最小壁厚小于0.5mm，外形长度尺寸为700mm。
该矩形大焊片上设有十二条长度约600mm的焊片条，第一焊片条1的宽度为15mm、第二焊片条2的宽度为3mm、第三焊片条3的宽度为2mm、第四焊片条4的宽度为2mm、第五焊片条5的宽度为0.4mm、第六焊片条6的宽度为0.8mm，第七焊片条7的宽度为0.4mm、第八焊片条8的宽度为0.8mm、第九焊片条的宽度为1mm、第十焊片条的宽度为2mm、第十一焊片条的宽度为5mm、第十二焊片条的宽度为10mm，最宽焊片条的宽度为15mm，最窄焊片条的宽度为0.4mm。焊片材料选择铝硅镁，厚度为0.15mm。焊片固定点设计在每条焊片宽度方向的中心位置。
压片的直径为30mm、厚度为3mm；中心孔的直径为1.5mm。
具体的焊前准备的操作步骤同实施例1。

Claims (6)

1.一种应用于薄壁结构的真空钎焊方法，包括焊前准备和真空钎焊操作；所述焊前准备是将一张矩形大焊片上长条状的两条以上焊片条固定在被钎焊件上，每条焊片条的长度大于300mm、宽度为0.5～25mm、厚度不大于0.15mm；所述被钎焊件为最小壁厚小于0.5mm，外形长度大于300mm，其特征在于：
所述焊前准备的操作步骤如下：
（1）在每条焊片条的中部设有第一个固定点的位置，以第一个固定点为基准对称向两侧依次再确定一个以上的固定点；所述焊片条材料为铝硅镁；
（2）采用激光切割的方法在一张矩形大焊片上切割出焊片条，同时，在每条焊片条确定固定点的位置打出定位孔，所述定位孔的孔径为0.2-0.5mm；激光切割参数为激光电流34-36A，离焦高度0mm，WOBBLE振幅10-50，切割次数30-60次；
（3）用酒精清洁每条焊片条的表面并风干，并平铺到被钎焊件表面；
（4）采用电容储能氩弧点焊工艺，将焊丝尖端压在定位孔上，通过点焊操作使每条焊片条的定位孔处点焊固定在被钎焊件上；所述焊丝材料和焊片材料相同；
点焊固定操作顺序为先固定宽度大刚性好的焊片条，后固定宽度小刚性差的焊片条；对于宽度小刚性差的焊片条从中间往两端对称固定；
电容储能氩弧点焊的工艺条件：电压30-50V、氩气保护流量10-15L/min、点焊时间3s；
点焊操作时，采用具有中心孔的压片压住所述焊片条，并使压片的中心孔和焊片条的定位孔对应，保证焊片条与被钎焊件紧密贴合。
2.根据权利要求1所述的一种应用于薄壁结构的真空钎焊方法，其特征在于：所述步骤（1）中，相邻固定点之间的间距为20～40mm。
3.根据权利要求1所述的一种应用于薄壁结构的真空钎焊方法，其特征在于：所述步骤（4）中，所述焊丝的直径为1mm；焊丝尖端须保持清洁，完成3-5个点的点焊操作需使用尖嘴钳去除尖端材料，并将焊丝尖端打磨平整。
4.根据权利要求1所述的一种应用于薄壁结构的真空钎焊方法，其特征在于：所述步骤（4）中，焊片条的厚度为0.05mm、0.1mm、0.15mm。
5.根据权利要求1所述的一种应用于薄壁结构的真空钎焊方法，其特征在于：所述步骤（4）中，焊点固定后禁止打磨，防止打磨掉落的颗粒吸附在零件表面形成多余物。
6.根据权利要求1所述的一种应用于薄壁结构的真空钎焊方法，其特征在于：所述压片为圆形，材料为不锈钢，压片的直径为25～30mm、厚度为2～3mm；中心孔的直径为0.8～1.5mm。
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