CN108941837B - 一种针对铝合金冷板钎焊的底座 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种针对铝合金冷板钎焊的底座，其特征在于：所述底座包括底座板(4)和支撑板(5)，若干块底座板(4)之间间隔排列于支撑板(5)之上；焊接时，将铝合金冷板的上盖板(1)和下底板(2)放置在所述底座之上，然后再放入不锈钢工装架并施加固紧力，再进行焊接。本发明的优点在于整体技术路径为将铝合金冷板钎焊传统方法中使用到的底座板化整为零，设计成多块排列的形式，减低底座板与冷板下底板的摩擦力对钎焊的影响，提高钎焊质量。

Description

一种针对铝合金冷板钎焊的底座
技术领域
本发明属于航空电子系统制造技术领域，涉及一种针对铝合金冷板钎焊的底座板。
背景技术
由于电子设备物理尺寸越来越小，组装密度越来越高，工作性能越来越强，导致电子设备发热量增大，而高温对电子产品的危害极大，会使电子产品内部的电子元件性能改变，从而造成各种故障。在航空航天系统中，电子设备的性能决定了飞行器的性能，为适应当代复杂的作战需要，航空电子设备的密度都非常高，散热量也非常大，这就对航空电子设备冷却技术提出了更高的要求。当前，铝合金冷板是电子设备冷却中应用最为广泛的制冷方式，其结构特点具有很多优势，它是一种单向流的热交换器，通过空气、水或者其它冷却剂在通道中的强迫对流换热，可以带走安装在其上电子设备或元器件的耗散热。其中由于液体的导热系数及比热均比空气大，可以大大减少各有关换热环节的热阻，提高冷却效率，因此，许多大功率电子设备冷却都采用液冷冷却这种方式。
铝合金冷板的焊接作为其制作过程的关键工序，对质量起着至关重要的作用。铝合金冷板制造过程中的难点是冷却通道的加工制造，对于液冷冷板，冷却通道是由组件壳体底板上加工的腔体与盖板采用焊接工艺形成的(见图1)。
系统对冷却通道的密封性要求高，要求冷板100％无渗漏，并且冷板表面焊缝要求达到较高的强度指标。目前冷板焊接的主流工艺是钎焊，并能解决冷板制造的批量问题，但是焊缝的可靠焊接是钎焊中需要解决的关键问题。焊接时，为了保证冷板下底面的平面度，需要在底板与工装架之间放置底座板，底座板通常采用刚度较大的材料制成，最为常用的材料为石墨板。焊接时，为了保证冷板的上下盖板能够紧密配合，提高焊缝质量，需要对冷板结构进行加压，且理论上压力越大焊缝质量越好，但是要考虑焊接热循环下压紧力可能对铝合金材料的形状导致的负面影响。由于石墨底座板与铝合金材料的热膨胀系数差别加大，在焊接热环境下，两者的变形在一定程度上有较大区别，这样就相当于在焊接热过程中铝合金下底板与石墨底座板之间会产生相对的滑动。但是，由于焊接时冷板是施加一定压紧力的，在压紧力的作用下，冷板下底板与石墨底座板的摩擦力较大，会限制冷板的变形，且冷板的尺寸越大，这种限制的影响越明显。冷板在使用时是需要承受较大液压的，因此对焊缝的质量要求较高，而钎焊是十分精细的一种焊接方法，由于铝合金底板与石墨底座板的热膨胀量差异导致的变形约束毫无疑问会对焊缝质量产生负面影响。解决上述问题对提高冷板焊接质量具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是针对现有结构设计中的不足，提出一种铝合金冷板钎焊的底座板。
一种针对铝合金冷板钎焊的底座，其特征在于：所述底座包括底座板4和支撑板5，若干块底座板4之间间隔排列于支撑板5之上；焊接时，将铝合金冷板的上盖板1和下底板2放置在所述底座之上，然后再放入不锈钢工装架并施加固紧力，再进行焊接。
优选地，底座板4的数量、相互间隔形式和尺寸，根据铝合金冷板尺寸确定，若干块底座板4的整合后实际尺寸大于铝合金冷板的尺寸。
优选地，各块底座板4之间的边缘为凹凸交替延伸的形式。
优选地，各块底座板4之间的边缘凸出长度为10～20mm，各块底座板4之间的边缘根据热膨胀尺寸留出间隙，间隔距离为3～8mm。
优选地，每块底座板4的厚度一致，其厚度根据铝合金冷板结构决定。
优选地，支撑板5外形尺寸大于若干块底座板4组成的整体尺寸。
优选地，底座板4和支撑板5采用同种耐高温且摩擦系数小的材料制成。
优选地，底座板4和支撑板5采用石墨制成。
本发明具有的优点和有益效果：
本发明通过设计了间隔排列的底座板，能够降低在热过程中因热膨胀量不同导致铝合金材料和底座板石墨材料的相对变形的影响。石墨在焊接温度时的热膨胀量极小，铝合金冷板的热膨胀量相对较大一些，焊接时会通过工装对铝合金冷板施加较大的固紧力，铝合金冷板与底座板之间的压力较大，若采用整块底座板，则铝合金冷板与底座板的大面摩擦力较大，会抑制铝合金冷板的热膨胀，通过本发明的设计，将整块的底座板化整为零，每块底座板上承托的铝合金冷板区域变形量就小一些，减小了铝合金材料与底座板材料热膨胀量不同对焊接质量的影响。同时，底座板和支撑板都采用石墨材料，摩擦系数小，也会进一步减小这种约束的影响。每块拼接的底座板都能在一定范围内自由膨胀，避免了因底座板自身的变形产生的相互干涉。
附图说明
图1是现有技术结构示意图；
图2是本发明底座板及支撑板结构图。
其中，1.上盖板 2.下底板 3.焊接面 4.底座板 5.支撑板
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细说明。
如图2所示，铝合金冷板的牌号为6063，由开有通道槽的下底板2和平板形式的上盖板 1组成，铝合金冷板尺寸896×308×24mm。对铝合金冷板表面处理后在焊接面3添加钎料，将上盖板1和下底板2通过定位销定位，放在底座板4及支撑板5上，然后放入采用不锈钢工装架并施加固紧力，采用真空钎焊焊接。该方法步骤如下：
(1)制作石墨底座板4和支撑板5，底座板4制作10块，每块尺寸为180×160×10mm(交接处按凹凸齿的中线计算尺寸)，分两排放置，每块间隙5mm，交接形式为凹凸相接，凸出长度10mm，支撑板尺寸940×345×8mm，如图2所示；
(2)采用清洗剂洗去铝合金冷板材料表面油污，然后通过化学清洗的方法去除铝合金冷板表面氧化膜；
(3)通过点焊的方式将铝基钎料定位到待焊面。
(4)通过定位销将上盖板1和下底板2扣合，放置在底座板4和支撑板5上；
(5)将上述装配好的整体放入工装架，对铝合金冷板施加一定的固紧力；
(6)将装配好的铝合金冷板连同工装装入不锈钢保护盒，放入真空钎焊炉，采用工件测温偶监控铝合金冷板的实际温度，焊接温度600℃，保温时间50min，真空度不低于1×10-2Pa；
(7)焊接完成后待铝合金冷板冷却后进行固溶处理，510℃保温30min，出炉后迅速放入水中冷却到室温，随即进行时效处理，180℃保温8h；
将时效处理后的铝合金冷板按照图纸进行精加工，得到最后的铝合金冷板。

Claims (6)

1.一种针对铝合金冷板钎焊的底座，其特征在于：所述底座包括底座板(4)和支撑板(5)，若干块底座板(4)之间间隔排列于支撑板(5)之上，各块底座板(4)之间的边缘为凹凸交替延伸的形式，各块底座板(4)之间的边缘凸出长度为10～20mm，各块底座板(4)之间的边缘根据热膨胀尺寸留出间隙，间隔距离为3～8mm；焊接时，将铝合金冷板的上盖板(1)和下底板(2)放置在所述底座之上，然后再放入不锈钢工装架并施加固紧力，再进行焊接，具体过程为：
第一步：制作石墨底座板(4)和支撑板(5)，底座板(4)制作若干块，每块尺寸为180×160×10mm，分两排放置，支撑板尺寸940×345×8mm；
第二步：采用清洗剂洗去铝合金冷板材料表面油污，然后通过化学清洗的方法去除铝合金冷板表面氧化膜；
第三步：通过点焊的方式将铝基钎料定位到待焊面；
第四步：通过定位销将上盖板(1)和下底板(2)扣合，放置在底座板(4)和支撑板(5)上；
第五步：将第四步配好的整体放入工装架，对铝合金冷板施加一定的固紧力；
第六步：将装配好的铝合金冷板连同工装装入不锈钢保护盒，放入真空钎焊炉，采用工件测温偶监控铝合金冷板的实际温度，焊接温度600℃，保温时间50min，真空度不低于1×10-2Pa；
第七步：焊接完成后待铝合金冷板冷却后进行固溶处理，510℃保温30min，出炉后迅速放入水中冷却到室温，随即进行时效处理，180℃保温8h；
第八步：将时效处理后的铝合金冷板按照图纸进行精加工，得到最后的铝合金冷板。
2.如权利要求1所述的底座，其特征在于：底座板(4)的数量、相互间隔形式和尺寸，根据铝合金冷板尺寸确定，若干块底座板(4)的整合后实际尺寸大于铝合金冷板的尺寸。
3.如权利要求1所述的底座，其特征在于：每块底座板(4)的厚度一致，其厚度根据铝合金冷板结构决定。
4.如权利要求1所述的底座，其特征在于：支撑板(5)外形尺寸大于若干块底座板(4)组成的整体尺寸。
5.如权利要求1所述的底座，其特征在于：底座板(4)和支撑板(5)采用同种耐高温且摩擦系数小的材料制成。
6.如权利要求5所述的底座，其特征在于：底座板(4)和支撑板(5)采用石墨制成。
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