CN108746941A - 一种化学气相沉积设备冷却大板焊接工艺 - Google Patents

一种化学气相沉积设备冷却大板焊接工艺 Download PDF

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Abstract

本发明是一种化学气相沉积设备冷却大板焊接工艺，此工件属于CVD薄膜设备核心零部件，焊接质量及焊接洁净度要求极高。具体地说，是3‑10mm厚盖板与12‑20mm厚，长宽在2000‑3000mm之间的大板焊接的焊接工艺。盖板下镶嵌铜管。焊角要求为3mm，断续焊接。此零件采用钨极惰性气体保护焊焊接；焊接前所有组件，进行化学清洗，在1000级洁净间中，真空包装，待焊接。焊前预热温度80℃～100℃，焊接过程工艺参数为：焊接电流190‑220A；焊接电压：14～16V；焊接速度：100～140mm/min；使用钨极：镧钨极；钨极直径：φ2.4mm；保护气体：高纯Ar，99.999％；气体保护流量：10～12L/min。本发明可以满足铝合金真空腔体水道超洁净，高质量焊接的要求。

Description

一种化学气相沉积设备冷却大板焊接工艺
技术领域
本发明涉IC装备制造业高质量，高洁净度要求的铝合金大板焊接技术，是通过精准控制焊接变形获得客户满意的焊接产品的焊接工艺。
背景技术
化学气相沉积设备冷却大板焊接，有其特别的重要性，因为铝合金大板，因其本身设计主体板较薄，而且焊接部位加工成槽型嵌入铜管，这就使得焊接部位变形十分严重。焊接反变形的使用，可以解决此问题，得到合格产品。冷却板属于易耗品，客户需求量非常大，因此化学气相沉积设备冷却大板焊接工艺的研发，非常重要。
发明内容
本发明提供一种有效控制焊接变形的化学气相沉积设备冷却大板焊接工艺。
一种化学气相沉积设备冷却大板焊接工艺，采用钨极惰性气体保护焊，焊前预热温度80℃～100℃，焊接所采用的焊丝牌号：ER5356；焊丝直径：φ2.0mm；焊接电源Miller350；电源极性：交流(AC)；
其中焊接过程工艺参数为：焊接电流190-220A；焊接电压：14～16V；焊接速度：100～140mm/min；使用钨极：镧钨极；钨极直径：φ2.4mm；保护气体：高纯Ar，99.999％；气体保护流量：10～12L/min。
按重量百分比计，R4047焊丝的化学成分如下：Si：＜0.25，Mn：0.05～0.20，Cu：＜0.1，Fe：＜0.1，Zn：＜0.01，Ti：0.06～0.20，Cr：0.05～0.20，余量为Mg。
钨极惰性气体保护焊适用焊接的全过程，每一层焊缝必须使用焊丝，包括点焊，不允许自熔焊。
通过反变形装置，对焊接大板进行预变形，反变形量Δf为20～30mm，反变形长度ΔL为150～300mm。
一种化学气相沉积设备冷却大板焊接工艺，具体步骤如下：
(1)气体保护焊前进行如下处理：
焊接前所有组件，要进行化学清洗，在1000级洁净间中，真空包装，入半成品库待焊接；焊前用丙酮清理焊件坡口及距坡口两侧30mm～50mm两侧，将水道盖板、真空腔体用陶瓷片预热80℃～100℃，保证预热温度均匀；
(2)气体保护焊的焊接过程中：
焊接层间温度控制在120℃以下，每一层焊缝必须使用焊丝，每一层目视检验，层间用不锈钢丝刷清理焊缝，焊接线能量控制在250～300kJ/cm；
(3)气体保护焊的焊后进行如下处理：
每一层焊道收尾时，填满弧坑，不得有裂纹，每次停把后延迟关保护气20s以上；
(4)焊接前，通过反变形工装对大板进行反变形处理。
本发明的有益效果为：
1、本发明可以有效控制焊接缺陷，采用焊接前化学清洗，在1000级洁净间中，真空包装，入半成品库待焊接，保证焊接的洁净，控制焊接缺陷。
2、本发明可以有效控制焊接变形，且反变形工装简单使用，制造成本低。
3、本发明为IC装备化学气相沉积设备冷却大板，冷却大板的焊接关键在于通过反变形控制焊接变形量，使焊后变形量控制在1mm以内，并且满足目视检验要求焊接表面无任何焊接缺陷，不允许有咬边，裂纹，未熔合等焊接缺陷。
附图说明
图1铝合金零件装夹图。
图2零件反变形工装。
图3反变形局部放大。
具体实施方式
下面对本发明进一步详细说明。
一种化学气相沉积设备冷却大板焊接工艺，采用钨极惰性气体保护焊，是3-10mm厚盖板与12-20mm厚，长宽在2000-3000mm之间的大板焊接的焊接工艺；焊前预热温度80℃～100℃，焊接所采用的焊丝牌号：ER5356；焊丝直径：φ2.0mm；焊接电源Miller350；电源极性：交流(AC)；
其中焊接过程工艺参数为：焊接电流190-220A；焊接电压：14～16V；焊接速度：100～140mm/min；使用钨极：镧钨极(％1.5EWLa-1.5)；钨极直径：φ2.4mm；保护气体：高纯Ar，99.999％；气体保护流量：10～12L/min。
按重量百分比计，R4047(AlSi12)焊丝的化学成分如下(100％)：Si：＜0.25；Mn：0.05～0.20；Cu：＜0.1；Fe：＜0.1；Mg：4.50-5050；Zn：＜0.01，Ti：0.06～0.20，Cr：0.05～0.20。
钨极惰性气体保护焊适用焊接的全过程，每一层焊缝必须使用焊丝，包括点焊，不允许自熔焊。
化学气相沉积设备冷却大板焊接工艺，通过反变形装置，对焊接大板进行预变形，反变形量Δf为20～30mm，反变形长度ΔL为150～300mm。
具体步骤如下：
(1)气体保护焊前进行如下处理：
焊接前所有组件，要通过美国应用材料公司0250-20000清洗标准进行化学清洗，在1000级洁净间中，真空包装，入半成品库待焊接。焊前用丙酮清理焊件坡口及距坡口两侧30mm～50mm两侧，将水道盖板、真空腔体用陶瓷片预热80℃～100℃，保证预热温度均匀。
(2)气体保护焊的焊接过程中：
焊接层间温度控制在120℃以下，每一层焊缝必须使用焊丝，每一层目视检验，层间用不锈钢丝刷清理焊缝，焊接线能量控制在250～300kJ/cm。
(3)气体保护焊的焊后进行如下处理：
每一层焊道收尾时，填满弧坑，不得有裂纹，每次停把后延迟关保护气20s以上。
(4)焊接前，通过反变形工装对大板进行反变形处理。
焊接工艺要点：
(1)组件经过应材0250-20000清洗标准进行化学清洗，在1000级洁净间中，真空包装。
(2)腔体焊接前预热温度80-100℃，有利于顺利起弧并有利于气孔充分溢出。
(3)每一层焊缝必须使用焊丝，包括点焊，不允许自熔焊，层间温度控制在120℃以下，每一层目视检验，层间用不锈钢丝刷清理焊缝，每一层焊道收尾时，填满弧坑，不得有裂纹，每次停把后延迟关保护气20s以上。
(4)通过反变形装置，对焊接大板进行预变形，反变形量Δf为20～30mm，反变形长度ΔL为150～300mm。
(5)两个工人同时对称施焊，均匀热量输入，减小变形量。
焊接工艺评定：
采用钨极惰性气体保护焊(GTAW)，母材6061-T6，厚度10mm，焊丝：ER5356，单V形60°坡口，间隙0mm，钝边2mm的对接。
试板焊后按美国焊接协会标准AWSB2.1M2014，规定焊接接头拉伸及弯曲试验方法制备试样、测定性能，确认试验记录正确。焊接材料工艺评定机械性能弯曲试验结果见表1，拉伸结果见表2。
表1 6061铝合金焊接工艺评定弯曲机械性能试验结果
表2 6061铝合金焊接工艺评定拉伸机械性能试验结果

Claims (5)

1.一种化学气相沉积设备冷却大板焊接工艺，其特征在于：采用钨极惰性气体保护焊，焊前预热温度80℃～100℃，焊接所采用的焊丝牌号：ER5356；焊丝直径：φ2.0mm；焊接电源Miller350；电源极性：交流(AC)；
其中焊接过程工艺参数为：焊接电流190-220A；焊接电压：14～16V；焊接速度：100～140mm/min；使用钨极：镧钨极；钨极直径：φ2.4mm；保护气体：高纯Ar，99.999％；气体保护流量：10～12L/min。
2.按照权利要求1所述的铝合金水道盖板与真空腔体水道进行焊接的焊接工艺，其特征在于：按重量百分比计，R4047焊丝的化学成分如下：Si：＜0.25，Mn：0.05～0.20，Cu：＜0.1，Fe：＜0.1，Zn：＜0.01，Ti：0.06～0.20，Cr：0.05～0.20，余量为Mg。
3.按照权利要求1所述的化学气相沉积设备冷却大板焊接工艺，其特征在于：钨极惰性气体保护焊适用焊接的全过程，每一层焊缝必须使用焊丝，包括点焊，不允许自熔焊。
4.按照权利要求1所述的化学气相沉积设备冷却大板焊接工艺，其特征在于：通过反变形装置，对焊接大板进行预变形，反变形量Δf为20～30mm，反变形长度ΔL为150～300mm。
5.按照权利要求1所述的化学气相沉积设备冷却大板焊接工艺，其特征在于，具体步骤如下：
(1)气体保护焊前进行如下处理：
焊接前所有组件，要进行化学清洗，在1000级洁净间中，真空包装，入半成品库待焊接；焊前用丙酮清理焊件坡口及距坡口两侧30mm～50mm两侧，将水道盖板、真空腔体用陶瓷片预热80℃～100℃，保证预热温度均匀；
(2)气体保护焊的焊接过程中：
焊接层间温度控制在120℃以下，每一层焊缝必须使用焊丝，每一层目视检验，层间用不锈钢丝刷清理焊缝，焊接线能量控制在250～300kJ/cm；
(3)气体保护焊的焊后进行如下处理：
每一层焊道收尾时，填满弧坑，不得有裂纹，每次停把后延迟关保护气20s以上；
(4)焊接前，通过反变形工装对大板进行反变形处理。
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