CN107876958A - 焊接夹具以及铝合金产品的焊接方法 - Google Patents
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Abstract
一种焊接夹具以及铝合金产品的焊接方法，焊接夹具包括：基座，所述基座具有顶部表面，且所述基座内具有第一凹槽以及与所述第一凹槽相连通的第二凹槽，所述第二凹槽投影于所述顶部表面所在面的投影图形位于所述第一凹槽投影于所述顶部表面所在面的投影图形内，其中，所述第一凹槽侧壁围成的面连接所述顶部表面，所述第二凹槽侧壁围成的面与所述第一凹槽侧壁围成的面通过连接面连接；位于所述第二凹槽上方的上盖板，所述上盖板适于沿第一凹槽指向第二凹槽的方向移动，且当所述上盖板移动至与所述连接面相接触后，所述上盖板与所述连接面相抵靠。本发明在提高铝合金产品的焊接强度的同时，有效的控制铝合金产品的变形量。
Description
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，特别涉及一种焊接夹具以及铝合金产品的焊接方法。
背景技术
铝合金密度低，轻度高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，因此铝合金在工业上得到广泛使用，广泛应用于自动化机械零件、精密加工、模具制造、电子及精密仪器等。
随着产品工艺的不断升级，铝合金产品为例达到良好的抗高温变形性能，内部采用复杂水道结构设计，连续不断的冷却水可以带走铝合金产品表面大量的热量，实现铝合金产品持久的抗高温变形能力，从而提高铝合金产品使用寿命，节约成本。
但在实际生产过程中，存在着铝合金产品焊接不牢，容易产生被较大水压冲击脱焊风险及产品水道变形较大，使得水道内水流量不足，影响产品散热，进而导致铝合金产品温度过高容易报废等问题。
为解决上述问题，提供了多种铝合金焊接方法。然而，现有技术难以同时兼顾铝合金产品的焊接强度以及变形控制问题。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种焊接夹具以及铝合金产品的焊接方法，在提高铝合金产品的焊接强度的同时，有效的控制率合金产品的变形量。
为解决上述问题，本发明提供一种焊接夹具，包括：基座，所述基座具有顶部表面，且所述基座内具有第一凹槽以及与所述第一凹槽相连通的第二凹槽，所述第二凹槽投影于所述顶部表面所在面的投影图形位于所述第一凹槽投影于所述顶部表面所在面的投影图形内，其中，所述第一凹槽侧壁围成的面连接所述顶部表面，所述第二凹槽侧壁围成的面与所述第一凹槽侧壁围成的面通过连接面连接；位于所述第二凹槽上方的上盖板，所述上盖板适于沿第一凹槽指向第二凹槽的方向移动，且当所述上盖板移动至与所述连接面相接触后，所述上盖板与所述连接面相抵靠。
可选的，在平行于所述连接面的剖面上，所述上盖板的宽度尺寸大于所述第二凹槽的宽度尺寸，且所述上盖板的宽度尺寸小于或等于所述第一凹槽的宽度尺寸。
可选的，所述第一凹槽的侧壁围成圆形、方形或者不规则形状；所述第二凹槽的侧壁围成圆形或方形。
可选的，所述第一凹槽侧壁围成的面与所述第二凹槽侧壁围成的面同轴。
可选的，所述第二凹槽侧壁围成的面与所述连接面构成台阶，且所述台阶角度为90°。
可选的，所述第二凹槽侧壁围成的面与水平面相垂直，且所述连接面与所述水平面相平行。
可选的，在使用所述焊接夹具进行焊接工艺过程中，所述第二凹槽底部被封闭。
可选的，所述基座还具有与所述顶部表面相对的底部表面；所述焊接夹具还包括：位于所述基座内且与所述第二凹槽相连通的第三凹槽，所述第三凹槽侧壁围成的面连接所述底部表面；位于所述第三凹槽内的下盖板，所述下盖板用于封闭所述第二凹槽底部。
可选的，所述第三凹槽与所述第一凹槽相对于所述第二凹槽相对称。
可选的，所述基座还具有实心底座，且所述实心底座与所述第二凹槽相连通，用于封闭所述第二凹槽底部。
本发明还提供一种铝合金产品的焊接方法，包括：提供前述的焊接夹具；提供至少两个铝合金部件，且所述铝合金部件具有焊接面；将所述铝合金部件放置在所述焊接夹具的第二凹槽内，任一铝合金部件的焊接面与另一铝合金部件的焊接面相贴合，所述铝合金部件堆叠构成待焊接产品，且所述铝合金部件的堆叠方向与第一凹槽指向第二凹槽的方向平行，其中，所述待焊接产品具有相对的底部以及顶部，所述底部与所述第二凹槽底部齐平，所述顶部高于所述连接面，且所述上盖板压合在所述顶部上；对所述待焊接产品进行热压焊接处理形成铝合金产品，在所述焊接处理过程中，所述第二凹槽底部处于封闭状态，通过所述上盖板向所述待焊接产品顶部施加压力，且当所述上盖板移动至与所述连接面相接触后，所述上盖板与所述连接面相抵靠；在焊接完成后，从所述焊接夹具中取出所述铝合金产品。
可选的，所述待焊接产品顶部高出所述连接面的高度为0.3mm～0.8mm。
可选的，在所述热压焊接处理过程中，所述基座底部表面位于衬底上，且通过压头向所述上盖板施加压力，所述压力垂直于所述待焊接产品顶部、且沿所述待焊接产品顶部指向底部。
可选的，所述热压焊接处理采用的工艺为真空扩散焊接法。
可选的，所述热压焊接处理的方法包括：对所述待焊接产品进行加热处理；当所述待焊接产品温度达到550℃时，通过所述上盖板开始向所述待焊接产品施加50吨～65吨的压力，保温2h～5h。
可选的，在进行所述焊接处理之前，还包括：将所述放置有铝合金部件的焊接夹具置于包套内，且将所述包套进行封口；在将所述包套进行封口后，对所述包套进行脱气处理。
可选的，所述铝合金产品的元素包括铝、硅以及镁。
可选的，所述待焊接产品中，至少一个所述铝合金部件中还具有水道。
可选的，在进行焊接处理之前，所述待焊接产品中的铝合金部件侧壁齐平。
可选的，在将所述铝合金部件放置在所述第二凹槽内之前，还包括：对所述铝合金部件进行机械加工处理，使所述铝合金部件与所述第二凹槽相匹配。
可选的，所述铝合金部件与所述第二凹槽相匹配包括：将所述铝合金部件放置在所述第二凹槽内后，使得位于所述第二凹槽内的铝合金部件侧壁与所述第二凹槽侧壁之间具有空隙，且所述空隙的宽度小于或等于1mm；或者，将所述铝合金部件放置在所述第二凹槽内后，使得位于第二凹槽内的铝合金部件侧壁与所述第二凹槽侧壁相接触。
可选的，在将所述铝合金部件放置在所述第二凹槽内之前，还包括：采用金刚石刀片对所述铝合金部件的焊接面进行车削处理，提高所述焊接面的光滑度。
可选的，在进行所述车削处理之后，还包括：对所述铝合金产品的焊接面进行清洗处理以及真空干燥处理。
可选的，所述清洗处理包括：将所述铝合金产品放入酒精中超声波清洗15min～25min。
可选的，所述真空干燥处理包括：将所述铝合金产品放入真空干燥箱中，干燥温度为25℃～35℃，真空干燥箱的真空度小于或等于1E-2Pa，干燥时间为0.5h～1.2h。与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
本发明提供的焊接夹具的技术方案中，基座包括相互连通的第一凹槽以及第二凹槽，所述第二凹槽在顶部表面所在面上的投影位于所述第一凹槽在顶部表面所在面上的投影内，所述第一凹槽侧壁围成的面通过连接面与第二凹槽侧壁围成的面相连；且当可移动的上盖板移动至与所述连接面相接触后，上盖板与连接面相抵靠。因此上盖板将无法继续向待焊接产品施加压力，防止待焊接产品进一步变形。
可选方案中，在使用所述焊接夹具进行焊接工艺过程中，所述第二凹槽底部被封闭，从而防止待焊接产品沿第二凹槽底部向其他区域移动，从而进一步的控制待焊接产品的变形量，提高形成的铝合金产品的质量。
本发明还提供一种铝合金产品的焊接方法，将至少两个铝合金部件放置在焊接夹具的第二凹槽内，所述铝合金部件构成待焊接产品，所述待焊接产品具有相对的底部以及顶部，所述底部与所述第二凹槽底部齐平，所述顶部高于连接面，且上盖板压合在所述顶部上；对待焊接产品进行热压焊接处理形成铝合金产品，且在热压焊接处理过程中，所述第二凹槽处于封闭状态，通过所述上盖板向所述待焊接产品顶部施加压力，且当所述上盖板移动至与所述连接面相接触后，所述上盖板与所述连接面相抵靠。所述热压焊接处理可以使焊接形成的铝合金产品具有高焊接强度，且由于所述待焊接产品顶部高于与所述连接面之间的高度为所述铝合金产品的最大变形量，因此在所述热压焊接处理中，所述铝合金产品的变形量也得到了有效的控制。
可选方案中，所述待焊接产品顶部高出所述连接面的高度为0.3mm～0.8mm，使得形成的铝合金产品的最大变形量控制在0.3mm～0.8mm，保证所述铝合金产品具有足够强的焊接强度，且铝合金产品的最大变形量在可接受范围内。
附图说明
图1及图2为本发明一实施例提供的焊接夹具的结构示意图；
图3为本发明另一实施例提供的焊接夹具的结构示意图；
图4至图8为采用本发明实施例提供的焊接方法进行焊接过程的结构示意图。
具体实施方式
根据背景技术可知，现有技术难以同时兼顾铝合金产品的焊接强度以及变形控制问题。
为了解决现有的铝合金焊接不牢的问题，现有提出了真空钎焊、熔化钎焊、中间层连接焊接及液相扩散焊接等方法。上述焊接方式一部分具有焊接强度较高的优点，但容易堵塞水道或水道变形无法被管控；另一部分则可以解决水道变形的问题，但存在焊接强度不够的问题，从而容易产生被较大水压冲击脱焊的风险及产品水道变形较大，使得通水水流量不足，影响产品散热。总之，现有技术难以同时兼顾铝合金产品的焊接强度与变形控制问题。
为解决上述问题，本发明提供一种焊接夹具，采用本发明提供的焊接夹具进行焊接工艺，能够提高形成的铝合金产品的焊接强度，同时还有效的控制率合金产品的变形量。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
图1及图2为本发明一实施例提供的焊接夹具的结构示意图，图1为俯视结构示意图，图2为图1中沿AA1方向的剖面结构示意图，所述焊接夹具包括：
基座10，所述基座10具有顶部表面101以及与所述顶部表面101相连接的环形外侧面102，且所述基座10内具有第一凹槽(未标示)以及与所述第一凹槽相连通的第二凹槽12；
其中，所述第一凹槽侧壁围成的面103连接所述顶部表面101；
所述第二凹槽12侧壁围成的面104通过连接面105与所述第一凹槽侧壁围成的面103相连，且所述第一凹槽侧壁与所述环形外侧面102之间的距离L1小于所述第二凹槽12侧壁与所述环形外侧面102之间的距离L2；
可移动的上盖板13，所述上盖板13覆盖在所述第二凹槽12上方，所述上盖板13适于沿第一凹槽指向第二凹槽12的方向移动，且当所述上盖板13移动至与所述连接面105相接触后，所述上盖板13与所述连接面105相卡合。
以下将结合附图对本实施例提供的焊接夹具进行详细说明。
需要说明的是，为了便于图示和说明，图1中仅示出了基座10的俯视结构示意图。
所述基座10的材料为金属，在使用所述焊接夹具时，需要对待焊接产品进行加热处理，金属具有良好的导热效能，且熔点较高，从而可满足焊接工艺的需求。
本实施例中，所述基座10的材料为不锈钢。
所述第一凹槽用于放置所述上盖板13。本实施例中，所述第一凹槽侧壁围成圆形。在其他实施中，所述第一凹槽侧壁还可以围成方形，例如为正方形或者矩形；所述第一凹槽的侧壁还可以围成不规则形状。
在使用所述焊接夹具时，所述第二凹槽12用于放置待焊接产品。本实施例中，所述第二凹槽12的侧壁围成圆形，相应的可放置圆柱体状的待焊接产品。在其他实施例中，所述第二凹槽的侧壁还可以围成方形，相应的可放置正方体状或者长方体状的待焊接产品。
本实施例中，所述第一凹槽侧壁围成的面103与所述第二凹槽12侧壁围成的面104同轴，因此所述第二凹槽12的中心轴线至所述连接面105外边缘的任一点的距离相等。在其他实施例中，所述第一凹槽的中心轴线与所述第二凹槽的中心轴线也可以不重合。
本实施例中，所述第一凹槽侧壁围成的面103称为第一环形内侧面，所述第二凹槽12侧壁围成的面104称为第二环形内侧面。所述连接面105连接所述第一环形内侧面以及所述第二环形内侧面，且所述第二凹槽12侧壁围成的面104(即第二环形内侧面)与所述连接面105构成台阶。当使用所述焊接夹具时，所述待焊接产品放置在所述第二凹槽12内，且所述待焊接产品顶部高出所述台阶；采用位于所述第一凹槽内的上盖板压合所述待焊接产品顶部，当所述上盖板13触碰到所述连接面105后，所述上盖板13将无法继续向第二凹槽12方向移动，因此所述上盖板13将不再向待焊接产品施加压力。
所述台阶的台阶角度大于或等于90°。且所述台阶的台阶角度不宜过大，如果所述台阶的台阶角度过大，则所述连接面105相应也具有较大的倾斜角度，使得上盖板13会过早的触碰到所述连接面105，造成上盖板13过早的无法向待焊接产品施加压力，因此焊接工艺的焊接强度也会较弱。
为此，所述台阶的台阶角度大于或等于90°且小于或等于100°。本实施例中，所述台阶的台阶角度为90°，其中，所述第二凹槽12侧壁围成的面104与水平面相垂直，且所述连接面105与所述水平面相平行。
所述上盖板13的材料为金属。本实施例中，所述上盖板13的材料为不锈钢。
在平行于所述连接面104的剖面上，所述上盖板13的剖面形状为圆形、方形或者不规则形状。本实施例中，所述上盖板13的剖面形状为圆形。
在平行于所述连接面104的剖面上，所述上盖板13的宽度尺寸大于所述第二凹槽12的宽度尺寸，保证所述上盖板13可以与所述连接面104相卡合，且所述上盖板13不会移动至所述第二凹槽12内；所述上盖板13的宽度尺寸还小于或等于所述第一凹槽的宽度尺寸，保证所述上盖板13可以在所述第一凹槽内上下移动。
本实施例中，所述上盖板13的厚度小于所述第一凹槽的深度。在其他实施例中，所述上盖板的厚度还可以大于或等于所述第一凹槽的深度。
在使用所述焊接夹具时，可以先移去所述上盖板13，使得待焊接产品可以经由第一凹槽放置在所述第二凹槽12内。
当使用所述焊接夹具进行焊接工艺过程中，所述第二凹槽12底部被封闭，从而使得待焊接产品底部无法发生位移。
所述基座10还具有与所述顶部表面101相对的底部表面106；所述基座10内还具有与所述第二凹槽12相连通的第三凹槽，所述第三凹槽侧壁围成的面107连接所述底部表面106。
所述焊接夹具还包括：位于所述第三凹槽内的下盖板15，所述下盖板15用于封闭所述第二凹槽12的底部。在平行于水平面的剖面上，所述下盖板15的宽度尺寸大于所述第二凹槽12的宽度尺寸，所述下盖板15的剖面形状为圆形、方形或者不规则形状。
当使用所述焊接夹具时，可以将所述下盖板15移去，然后经由所述第三凹槽将待焊接产品放置在所述第二凹槽12内，所述待焊接产品底部与所述第二凹槽12底部齐平；然后，将所述下盖板15移至所述第三凹槽中，使得所述下盖板15与所述待焊接产品底部相抵接；在焊接工艺过程中，所述下盖板15对所述待焊接产品底部提供支撑作用。
本实施例中，所述第三凹槽与所述第一凹槽相对于所述第二凹槽12相对称。在其他实施例中，在平行于水平面的剖面上，所述第三凹槽的宽度尺寸还可以大于或小于所述第一凹槽的宽度尺寸。
本实施例中，所述下盖板15的厚度等于所述第三凹槽的深度，使得所述下盖板15底面与所述基座10的底部表面106齐平。本实施例中，所述下盖板15的厚度大于所述上盖板13的厚度，所述上盖板13的厚度小于所述第一凹槽的深度，使得当将待焊接产品放置在所述第二凹槽12内后，位于所述待焊接产品顶部的上盖板13顶部与所述基座10的顶部表面101齐平。
图3为本发明另一实施例提供的焊接夹具的结构示意图，与前一实施例不同的是，本实施例中，所述基座10还具有实心底座20，且所述实心底座20与所述第二凹槽12相连通，用于封闭所述第二凹槽12底部。所述实心底座20可以实现与前一实施例中下盖板15(参考图2)相同的作用。
本实施例提供的焊接夹具中，基座10包括相互连通的第一凹槽以及第二凹槽12，所述第二凹槽12在顶部表面101所在面上的投影位于所述第一凹槽在顶部表面所在面上的投影内，所述第一凹槽侧壁围成的面103通过连接面105与第二凹槽12侧壁围成的面104相连；且当可移动的上盖板13移动至与所述连接面105相接触后，上盖板13与连接面105相抵靠。因此上盖板13将无法继续向待焊接产品施加压力，防止待焊接产品进一步变形。
本发明实施例还提供一种铝合金产品的焊接方法，包括：提供前述的焊接夹具；提供至少两个铝合金部件，且所述铝合金部件具有焊接面；将所述铝合金部件放置在所述焊接夹具的第二凹槽内，任一铝合金部件的焊接面与另一铝合金部件的焊接面相贴合，所述铝合金部件堆叠构成待焊接产品，且所述铝合金部件的堆叠方向与第一凹槽指向第二凹槽的方向平行，其中，所述待焊接产品具有相对的底部以及顶部，所述底部与所述第二凹槽底部齐平，所述顶部高于所述连接面，且所述上盖板压合在所述顶部上；对所述待焊接产品进行热压焊接处理形成铝合金产品，在所述焊接处理过程中，所述第二凹槽底部处于封闭状态，通过所述上盖板向所述待焊接产品顶部施加压力，且当所述上盖板移动至与所述连接面相接触后，所述上盖板与所述连接面相抵靠；在所述热压焊接处理完成后，从所述焊接夹具中取出所述铝合金产品。
本发明在提高铝合金产品的焊接强度的同时，还有效的控制率合金产品在焊接过程中的变形量。
以下将结合附图对本实施例提供的焊接方法进行详细说明。
图4至图8为采用本发明实施例提供的焊接方法进行焊接过程的结构示意图。
参考图4，提供至少两个铝合金部件201，且所述铝合金部件201具有焊接面202。
所述铝合金部件201中的元素除包括铝外，还可以包括硅、镁或铜。其中，硅用于在焊接工艺过程中提高铝合金部件201的金属流动性，避免收尾缺陷问题；镁和铜均可以用于提高铝合金部件201的强度和硬度；且铜还可以在对铝合金部件201进行热处理后，进一步的提高铝合金部件201的强度和硬度。
本实施例中，所述铝合金部件201的材料为6061Al合金，所述铝合金部件201中包括铝元素、硅元素以及镁元素。本实施例中，为了提高后续形成的铝合金产品的散热性能，至少一个铝合金部件201中还可以具有水道(未图示)。
本实施例中，任一铝合金部件201具有至少一个焊接面202。例如，当铝合金产品由2个铝合金部件201形成时，任一铝合金部件201均具有一个焊接面202；当铝合金产品由3个铝合金部件201形成时，其中一个铝合金部件201具有相对的两个焊接面202，且其他两个铝合金部件201均具有一个焊接面202。
后续会将所述铝合金部件放置在焊接夹具的第二凹槽内；在将所述铝合金部件放置在所述第二凹槽内之前，还对所述铝合金部件201进行机械加工处理，将所述铝合金部件201加工至图纸要求尺寸，使得所述铝合金部件201与所述第二凹槽相匹配。具体地，在将所述铝合金部件放置在所述第二凹槽内后，位于所述第二凹槽内的铝合金部件201侧壁与所述第二凹槽侧壁之间具有空隙，且所述空隙的宽度小于或等于1mm；或者，将所述铝合金部件放置在所述第二凹槽内后，位于第二凹槽内的铝合金部件201侧壁与所述第二凹槽侧壁相接触。也就是说，本实施例中，在水平面上，所述铝合金部件201的剖面形状与所述第二凹槽的剖面形状相匹配，使得后续在焊接处理过程中，所述铝合金部件201在水平面上(或称为横向上)的变形量小。
在将所述铝合金部件201放置在所述第二凹槽内之前，还可以采用金刚石刀片对所述铝合金部件201的焊接面202进行车削处理，提高所述焊接面202的光滑度，使得所述焊接面202呈镜面状态。
在进行所述车削处理之后，还对所述铝合金产品201的焊接面202进行清洗处理以及真空干燥处理。
所述清洗处理用于去除所述焊接面202上的油污；所述真空干燥处理用于干燥所述铝合金产品201，且防止所述铝合金产品201的焊接面202被氧化，从而提高焊接面202表面原子活性，使得后续的焊接处理过程中所述焊接面202的原子扩散速率快。
本实施例中，所述清洗处理包括：将所述铝合金产品放入酒精中超声波清洗15min～25min，以去除焊接面202上的油污。所述真空干燥处理包括：将所述铝合金产品201放入真空干燥箱内，干燥温度为25℃～35℃，真空干燥箱的真空度小于或等于1E-2Pa，干燥时间为0.5h～1.2h。
参考图5，将所述铝合金部件201放置在所述焊接夹具的第二凹槽12(参考图2)内，任一铝合金部件201的焊接面202(参考图4)与另一铝合金部件201的焊接面202相贴合，所述铝合金部件201堆叠构成待焊接产品，且所述铝合金部件201的堆叠方向与第一凹槽指向第二凹槽12的方向平行，所述待焊接产品具有相对的顶部204以及底部205，其中，所述底部205与所述第二凹槽12底部齐平，所述顶部204高于所述连接面105，且所述上盖板13压合在所述顶部204上。
本实施例中，所述待焊接产品中，至少一个铝合金部件201中具有水道。
具体地，本实施例中，依次将前述提供的铝合金部件201放置在所述第二凹槽12内，且待焊接产品底部205与所述第二凹槽12底部齐平。在后续进行焊接处理过程中，所述第二凹槽12底部处于封闭状态，从而使得待焊接产品底部205位置不会发生位移。
所述待焊接产品顶部204高出所述连接面105。因此，在后续的焊接处理过程中，当通过所述上盖板13向待焊接产品施加压力时，所述待焊接产品会发生压缩变形，从而使得上盖板13向第一凹槽指向第二凹槽12的方向移动；且由于在焊接处理之前，所述上盖板13高出所述连接面105，因此在焊接处理过程中，如果所述待焊接产品的变形量较大则所述上盖板13将移动至与所述连接面105相接触，所述连接面105与所述上盖板13相抵靠，因此所述连接面105将阻止所述上盖板13继续沿第一凹槽指向第二凹槽12的方向移动，从而使得上盖板13将无法继续向所述待焊接产品施加压力，避免待焊接产品进一步的发生变形，进而将所述待焊接产品的变形量控制在合理范围之内，使得待焊接产品的变形量得到有效控制。且在已发生的变形的基础上，完成待焊接产品的焊接工艺，得到高焊接强度的铝合金产品。
所述待焊接产品顶部204高于所述连接面105的高度不宜过低，也不宜过大。如果所述待焊接产品顶部204高出所述连接面105的高度过低，则在后续的焊接处理过程中，所述待焊接产品具有的最大变形量过小，有可能造成待焊接产品的焊接强度低的问题；如果所述待焊接产品204顶部高出所述连接面105的高度过高，则在后续的焊接处理过程中，所述待焊接产品204具有的最大变形量过大，容易造成待焊接产品204的变形量超出可接受范围，导致形成的铝合金产品的性能较低。
为此，所述待焊接产品204顶部高出所述连接面105的高度为0.3mm～0.8mm。也就是说，在进行后续的焊接处理前，所述上盖板13与所述连接面105之间的距离为0.3mm～0.8mm。
本实施例中，所述焊接夹具的基座10还具有与顶部表面101相对的底部表面106；所述焊接夹具还包括：位于所述基座10内且与所述第二凹槽12相连通的第三凹槽，所述第三凹槽侧壁围成的面107连接所述底部表面106；位于所述第三凹槽内的下盖板15，所述下盖板15用于封闭所述第二凹槽12底部。
具体地，在将所述铝合金部件201放置在所述第二凹槽12内之前，采用下盖板15将所述第二凹槽12底部封闭；所述铝合金部件201经由所述第一凹槽放置在所述第二凹槽12内；当向所述第二凹槽12内放置铝合金部件201后，所述待焊接产品的底部205与所述下盖板15相接触。
或者，在将所述铝合金部件201放置在所述第二凹槽12内之前，所述下盖板15处于打开状态；所述铝合金部件201经由所述第三凹槽放置在所述第二凹槽12内；当所有铝合金部件201放置在所述第二凹槽12内后，采用所述下盖板15封闭所述第二凹槽12底部，所述下盖板15与所述待焊接产品的底部205相接触。
需要说明的是，在其他实施例中，参考图6，所述基座10具有实心底座20，且所述实心底座20与所述第二凹槽12(参考图3)相连通，用于封闭所述第二凹槽12底部；则所述待焊接产品的底部205与所述实心底座20相接触，所述铝合金产品201经由所述第一凹槽放置在所述第二凹槽12内。
本实施例中，以后续形成的铝合金产品由三个铝合金部件201焊接形成为例，在进行焊接处理之前，所述待焊接产品中的铝合金部件201侧壁齐平。在其他实施例中，后续形成的铝合金产品还可以由2个、5个或其他任意多个铝合金部件焊接形成的。
前述在将所述铝合金部件201放置在所述第二凹槽12内之前，还对所述铝合金部件201进行机械加工处理，使铝合金部件201与所述第二凹槽12相匹配。具体地，本实施例中，所述相匹配包括：将所述铝合金部件201放置在所述第二凹槽12内后，使得位于第二凹槽12内的铝合金部件201侧壁与所述第二凹槽12侧壁相接触。
在其他实施例中，所述相匹配还可以为：将所述铝合金部件放置在所述第二凹槽内后，使得位于所述第二凹槽内的铝合金部件侧壁与所述第二凹槽侧壁之间具有空隙，且所述空隙的宽度不宜过大，否则后续的焊接处理过程中所述待焊接产品发生变形可占据所述空隙，造成待焊接产品的变形量过大，为此，所述空隙的宽度小于或等于1mm。
后续会通过所述上盖板13向所述待焊接产品顶部204施加压力进行焊接处理，形成铝合金产品。本实施例中，在进行焊接处理之前，前述的放置有铝合金部件201的焊接夹具置于包套内，且后续对位于所述包套内的待焊接产品进行所述焊接处理。其好处包括：对位于包套内的待焊接产品进行所述焊接处理，可以克服热压炉内可能存在的真空度较低的问题，进一步的有效防止铝合金产品201的焊接面202在加热时形成氧化层，避免所述氧化层影响焊接面202的扩散焊接效果。
相应的，本实施例中，在进行所述热压焊接处理之前，还包括：将所述放置有铝合金部件的焊接夹具置于包套内，且将所述包套进行封口；在将所述包套进行封口后，对所述包套进行脱气处理。
本实施例中，采用氩弧焊的方法进行包套焊接以完成包套封口；然后用氦泄露方法检测封口后的包套的气密性，确认所述包套密闭性良好；再进行脱气处理，所述脱气处理可以进一步的将包套内绝大部分气体及低沸点的液体(如水汽等)排出，为包套内营造真空、干燥以及洁净的空间，为后续的焊接处理提供良好的工艺条件，有效的防止焊接处理过程中在焊接面202上形成氧化层。
所述脱气处理包括：将包套通过脱气管与真空系统相连；将位于所述包套内的铝合金产品201加热至脱气温度，所述脱气温度为100℃～200℃，保温3h～5h，同时保持真空系统始终处于开启状态，所述包套内的真空度小于或等于310E-3Pa。
需要说明的是，在其他实施例中，当后续提供的热压炉中的真空度符合要求时，则在进行焊接处理之前无需将所述放置有待焊接产品的焊接夹具置于包套内。
参考图7，对所述待焊接产品进行热压焊接处理300形成铝合金产品，在所述焊接处理300过程中，所述第二凹槽12底部处于封闭状态，通过所述上盖板13向所述待焊接产品顶部204施加压力，且当所述上盖板13移动至与所述连接面105相接触后，所述上盖板13与所述连接面105相抵靠。
本实施例中，在所述热压焊接处理300过程中，所述下盖板15以及基座10底部表面106位于衬垫301上；通过压头302向所述上盖板13施加压力，所述压力垂直于所述待焊接产品顶部204，且沿所述待焊接产品顶部204指向底部205。
所述热压焊接处理300为在高温下的单轴向压制，使得焊接面202发生塑性变形，表面原子获得扩散激活能，加速晶界迁移速率，从而获得高强度焊接性能。
本实施例中，由于铝合金部件201易于被氧化，若在热压焊接处理300过程中所述焊接面202上形成氧化层，则所述氧化层将不利于焊接面202之间的焊接结合。为此，本实施例中，所述热压焊接处理300采用的工艺为真空扩散焊接法，所述热压焊接处理300采用的热压炉具有一定的真空度，且由于铝合金部件201位于包套内，所述包套也可以为待焊接产品营造真空环境。
所述真空扩散焊接法的机理在于：在一定的真空度条件下，将两个或以上的焊接面202加热到一定温度，在不加任何焊料或中间金属的情况下，在温度和压力的同时作用下，所述焊接面202发生微观塑性流变后相互紧密接触；利用焊接面202的电子、原子或者分子相互扩散转移，并且形成离子键、金属键或者共价键，经过一段时间保温，使得焊接面202的成分以及组织均匀化。
本实施例中，尽管前述对铝合金部件201的焊接面202进行了清洗处理以及干燥处理，但由于铝合金部件201材料本身易发生氧化，使得待焊接产品的焊接面202上仍会产生氧化铝膜；而氧化铝膜的产生会阻碍电子、原子或分子的扩散，进而影响其扩散焊接质量。本实施例中，由于所述铝合金部件201中的元素包括镁和硅，当对待焊接产品进行加热处理后待焊接产品温度接近铝合金部件201材料固相线时，同时对待焊接产品顶部204施加一定的压力，使得焊接面202上连续的氧化铝膜逐渐破碎细化，此时铝合金部件101中镁元素会与表面细化的氧化铝膜(Al2O3)发生还原反应：
Mg+4/3Al2O3→Al2MgO4+2/3Al
本实施例中，所述铝合金产品201的材料为6061合金，6061Al合金固相线温度为582℃；当所述待焊接产品温度达到550℃时，通过所述上盖板13开始向所述待焊接产品施加压力。
随着待焊接产品顶部204受到的压力的持续增大，所述氧化铝膜会加速被细化，焊接面202上的原子扩散速度增加，加速了上述还原反应的进行，从而进一步的提高形成的铝合金产品的焊接强度。
此外，在所述热压焊接处理300过程中，所述第二凹槽12限制了所述待焊接产品的横向变形量；并且，当所述热压焊接处理300中向上盖板13施加的压力很大时，当所述上盖板13触碰到所述连接面105后所述上盖板13将无法继续向下移动，因此当上盖板13触碰到所述连接面105后所述待焊接产品将不会继续受到压力作用。因此本实施例提供的焊接夹具对待焊接产品具有保护作用，且控制待焊接产品的变形量，从而使得形成的铝合金产品的变形量得到有效控制。为了便于图示和说明，图8示出了上盖板13触碰到所述连接面105时的结构示意图。
以所述热压焊接处理300之前，所述待焊接产品顶部204高出连接面105的高度为0.8mm为例，当所述热压焊接处理300过程中向上盖板13施加的压力很大时，所述待焊接产品的最大变形量也仅有0.8mm，而在此变形量下焊接面202上的氧化铝膜早已被破碎，促使焊接面202表面原子扩散加速，从而得到高焊接强度的铝合金产品，且铝合金产品的变形量也得到有效控制。
本实施例中，所述热压焊接处理300的方法包括：对所述待焊接产品进行加热处理；当所述待焊接产品温度达到550℃时，通过所述上盖板13向所述待焊接产品施加50吨～65吨的压力，保温2h～5h。在其他实施例中，还可以根据待焊接产品中铝合金部件的数量以及不同的材料特性，改变上述热压焊接处理方法中的工艺参数。
在所述热压焊接处理完成后，从所述焊接夹具中去除所述铝合金产品。
具体地，先将所述铝合金产品以及焊接夹具从包套中取出；移开所述上盖板13，经由所述第一凹槽将所述铝合金产品从焊接夹具中取出；或者，移开所述下盖板15，经由所述第三凹槽将所述铝合金产品从焊接夹具中去除。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (25)
1.一种焊接夹具，其特征在于，包括：
基座，所述基座具有顶部表面，且所述基座内具有第一凹槽以及与所述第一凹槽相连通的第二凹槽，所述第二凹槽投影于所述顶部表面所在面的投影图形位于所述第一凹槽投影于所述顶部表面所在面的投影图形内，其中，所述第一凹槽侧壁围成的面连接所述顶部表面，所述第二凹槽侧壁围成的面与所述第一凹槽侧壁围成的面通过连接面连接；
位于所述第二凹槽上方的上盖板，所述上盖板适于沿第一凹槽指向第二凹槽的方向移动，且当所述上盖板移动至与所述连接面相接触后，所述上盖板与所述连接面相抵靠。
2.如权利要求1所述的焊接夹具，其特征在于，在平行于所述连接面的剖面上，所述上盖板的宽度尺寸大于所述第二凹槽的宽度尺寸，且所述上盖板的宽度尺寸小于或等于所述第一凹槽的宽度尺寸。
3.如权利要求1所述的焊接夹具，其特征在于，所述第一凹槽的侧壁围成圆形、方形或者不规则形状；所述第二凹槽的侧壁围成圆形或方形。
4.如权利要求1所述的焊接夹具，其特征在于，所述第一凹槽侧壁围成的面与所述第二凹槽侧壁围成的面同轴。
5.如权利要求1所述的焊接夹具，其特征在于，所述第二凹槽侧壁围成的面与所述连接面构成台阶，且所述台阶角度为90°。
6.如权利要求1或5所述的焊接夹具，其特征在于，所述第二凹槽侧壁围成的面与水平面相垂直，且所述连接面与所述水平面相平行。
7.如权利要求1所述的焊接夹具，其特征在于，在使用所述焊接夹具进行焊接工艺过程中，所述第二凹槽底部被封闭。
8.如权利要求1或7所述的焊接夹具，其特征在于，所述基座还具有与所述顶部表面相对的底部表面；所述焊接夹具还包括：
位于所述基座内且与所述第二凹槽相连通的第三凹槽，所述第三凹槽侧壁围成的面连接所述底部表面；
位于所述第三凹槽内的下盖板，所述下盖板用于封闭所述第二凹槽底部。
9.如权利要求8所述的焊接夹具，其特征在于，所述第三凹槽与所述第一凹槽相对于所述第二凹槽相对称。
10.如权利要求1或7所述的焊接夹具，其特征在于，所述基座还具有实心底座，且所述实心底座与所述第二凹槽相连通，用于封闭所述第二凹槽底部。
11.一种铝合金产品的焊接方法，其特征在于，包括：
提供如权利要求1～10任一项所述的焊接夹具；
提供至少两个铝合金部件，且所述铝合金部件具有焊接面；
将所述铝合金部件放置在所述焊接夹具的第二凹槽内，任一铝合金部件的焊接面与另一铝合金部件的焊接面相贴合，所述铝合金部件堆叠构成待焊接产品，且所述铝合金部件的堆叠方向与第一凹槽指向第二凹槽的方向平行，其中，所述待焊接产品具有相对的底部以及顶部，所述底部与所述第二凹槽底部齐平，所述顶部高于所述连接面，且所述上盖板压合在所述顶部上；
对所述待焊接产品进行热压焊接处理形成铝合金产品，在所述热压焊接处理过程中，所述第二凹槽底部处于封闭状态，通过所述上盖板向所述待焊接产品顶部施加压力，且当所述上盖板移动至与所述连接面相接触后，所述上盖板与所述连接面相抵靠；
在所述热压焊接处理完成后，从所述焊接夹具中取出所述铝合金产品。
12.如权利要求11所述的铝合金产品的焊接方法，其特征在于，所述待焊接产品顶部高出所述连接面的高度为0.3mm～0.8mm。
13.如权利要求11所述的铝合金产品的焊接方法，其特征在于，在所述热压焊接处理过程中，所述基座底部表面位于衬底上，且通过压头向所述上盖板施加压力，所述压力垂直于所述待焊接产品顶部、且沿所述待焊接产品顶部指向底部。
14.如权利要求11所述的铝合金产品的焊接方法，其特征在于，所述热压焊接处理采用的工艺为真空扩散焊接法。
15.如权利要求14所述的铝合金产品的焊接方法，其特征在于，所述热压焊接处理的方法包括：对所述待焊接产品进行加热处理；当所述待焊接产品温度达到550℃时，通过所述上盖板开始向所述待焊接产品施加50吨～65吨的压力，保温2h～5h。
16.如权利要求14所述的铝合金产品的焊接方法，其特征在于，在进行所述热压焊接处理之前，还包括：
将所述放置有铝合金部件的焊接夹具置于包套内，且将所述包套进行封口；在将所述包套进行封口后，对所述包套进行脱气处理。
17.如权利要求11所述的铝合金产品的焊接方法，其特征在于，所述铝合金产品的元素包括铝、硅以及镁。
18.如权利要求11所述的铝合金产品的焊接方法，其特征在于，所述待焊接产品中，至少一个所述铝合金部件中还具有水道。
19.如权利要求11所述的铝合金产品的焊接方法，其特征在于，在进行所述热压焊接处理之前，所述待焊接产品中的铝合金部件侧壁齐平。
20.如权利要求11所述的铝合金产品的焊接方法，其特征在于，在将所述铝合金部件放置在所述第二凹槽内之前，还包括：对所述铝合金部件进行机械加工处理，使所述铝合金部件与所述第二凹槽相匹配。
21.如权利要求20所述的铝合金产品的焊接方法，其特征在于，所述铝合金部件与所述第二凹槽相匹配包括：将所述铝合金部件放置在所述第二凹槽内后，使得位于所述第二凹槽内的铝合金部件侧壁与所述第二凹槽侧壁之间具有空隙，且所述空隙的宽度小于或等于1mm；或者，将所述铝合金部件放置在所述第二凹槽内后，使得位于第二凹槽内的铝合金部件侧壁与所述第二凹槽侧壁相接触。
22.如权利要求11所述的铝合金产品的焊接方法，其特征在于，在将所述铝合金部件放置在所述第二凹槽内之前，还包括：采用金刚石刀片对所述铝合金部件的焊接面进行车削处理，提高所述焊接面的光滑度。
23.如权利要求22所述的铝合金产品的焊接方法，其特征在于，在进行所述车削处理之后，还包括：对所述铝合金产品的焊接面进行清洗处理以及真空干燥处理。
24.如权利要求23所述的铝合金产品的焊接方法，其特征在于，所述清洗处理包括：将所述铝合金产品放入酒精中超声波清洗15min～25min。
25.如权利要求23所述的铝合金产品的焊接方法，其特征在于，所述真空干燥处理包括：将所述铝合金产品放入真空干燥箱中，干燥温度为25℃～35℃，真空干燥箱的真空度小于或等于1E-2Pa，干燥时间为0.5h～1.2h。
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