CN113305411A - 一种用于新材料焊接的真空扩散焊 - Google Patents

Abstract

本发明涉及焊接设备领域，且公开了一种用于新材料焊接的真空扩散焊，包括下位支架，所述下位支架的顶部设有炉体，且炉体的底部设有可向上移动的下位托板，所述下位托板的底部固定连接有移动滑环，且移动滑环的外侧与炉体的内壁活动套接，所述炉体的顶部设有与下位托板对应的定位压板。通过炉体内可上移的下位托板、移动滑环的结构设计，配合炉体内顶部固定安装的定位压板，在对工件进行真空焊接时，由下位托板带动工件上移至密封门的上方，工件炉体内移动滑环和定位封板之间的腔室内进行抽真空加热焊接，在进行抽真空，从而较大程度的减小了抽真空的空间，进而在不改变真空泵工作效率的前提下，提高了扩散焊的焊接效率。

Description

一种用于新材料焊接的真空扩散焊

技术领域

本发明涉及焊接设备领域，具体为一种用于新材料焊接的真空扩散焊。

背景技术

真空扩散焊是一种助温度(低于母材熔点)、压力、时间及真空等条件，促使固态接合面达到原子间距离，进行原子互相扩散而实现焊接的固相结合过程，适用于异种金属材料、耐热合金和陶瓷、金属间化合物、复合材料等新材料的接合，相较于现有熔焊来说，具备加热温度低、焊接接头质量好、零件变形小等优点

真空扩散焊通过对工件母材熔点以下某个温度后，再对两个接触的工件施加压力，使其表面的氧化膜破碎，表面微观凸起处发生塑性变形和高温蠕变而达到紧密接触，激活界面原子之间的扩散，在若干微小区域出现界面间的结合，并经过一定时间的保温，这些区域进一步通过原子相互扩散不断扩大，当整个链接界面均形成金属键结合，即可完成焊接。

然而，现有的真空扩散焊需要在真空炉体内完成焊接，现有炉体内空间较大，这使得每次抽真空的时间较长，导致整个焊接效率降低，且因密封门与炉体密封处的橡胶长期受热后变形，容易导致密封效果不佳，影响后续抽真空的效率和效果，进而影响焊接的效率和质量问题，再者，现有的真空扩散焊在焊接完成后，温度较高，为防止工件氧化，需要先散热再开炉取出工件，而常规水冷间接换热效率较慢，使得整个焊接工作的效率进一步降低。

发明内容

本发明提供了一种用于新材料焊接的真空扩散焊，具备焊接效率高、质量好的优点，解决了背景技术中提到的技术问题。

为实现以上目的，本发明提供如下技术方案予以实现：一种用于新材料焊接的真空扩散焊，包括下位支架，所述下位支架的顶部设有炉体，且炉体的底部设有可向上移动的下位托板，所述下位托板的底部固定连接有移动滑环，且移动滑环的外侧与炉体的内壁活动套接，所述炉体的顶部设有与下位托板对应的定位压板，炉体的底部设有位于下位托板背面一侧的密封门，所述定位封板的底部还设有位于定位压板外侧的加热装置，且加热装置的底部与移动滑环不接触，所述炉体的顶部设有对炉体内移动滑环上方腔室抽真空的真空泵。

可选的，所述下位支架内腔的中部设有液压缸，所述液压缸的活塞杆与下位托板的底部固定连接，所述炉体内腔的顶部设有定位封板，且定位压板固定安装在定位封板底端的中部，所述定位封板的顶部与炉体内腔的顶部之间预留有一定间距，所述真空泵的进气口接通有抽气管，且抽气管的一端与炉体内定位封板下方的腔室相接通。

可选的，所述定位封板顶部的两侧分别固定连接有第一换向管和第二换向管，且第一换向管与第二换向管的顶部和底部均开设有中间通孔，所述定位封板的两侧均开设有位于第一换向管与第二换向管底部中间通孔处的通槽，且第一换向管的内腔与抽气管的一端接通，所述真空泵上的排气口接通有排气管，且排气管的一端与第二换向管的内腔相接通，所述第一换向管和第二换向管内部分别活动套装有第一滑块和第二滑块，所述第一换向管侧面的中部接通有进气管，所述第二换向管侧面的底部接通有出气管，且进气管和出气管的内径值均小于第一滑块、第二滑块的高度值，所述第一滑块远离进气管的一侧开设有第一导气槽，且第一导气槽位于第一换向管底部通孔的外侧，所述第二滑块的两侧均开设有第二导气槽，且第二导气槽位于第二换向管底部通孔的内侧，第一滑块和第二滑块的顶部分别设有位于第一换向管、第二换向管内的弹簧，第一滑块和第二滑块底端的中部固定连接有定位轴，且第二滑块底部的定位轴上固定套装有封隔板。

可选的，所述定位封板的底部固定连接有位于加热装置外侧的补偿管，所述补偿管的外侧靠近炉体的内壁而不接触，且补偿管的底端固定连接有被动滑环，所述被动滑环的内侧位于加热装置外侧的外部，所述移动滑环顶部的外沿固定连接有密封环

可选的，所述移动滑环顶部的两侧均固定连接有位于密封环内侧的移动套管，且两个移动套管分别位于两个定位轴的正下方，两个所述定位轴的底端均固定连接有活塞块，且活塞块的外侧直径值与移动套管内侧的直径值相同。

本发明提供了一种用于新材料焊接的真空扩散焊，具备以下有益效果：

1、该用于新材料焊接的真空扩散焊，通过炉体内可上移的下位托板、移动滑环的结构设计，配合炉体内顶部固定安装的定位压板，在对工件进行真空焊接时，由下位托板带动工件上移至密封门的上方，工件炉体内移动滑环和定位封板之间的腔室内进行抽真空加热焊接，在进行抽真空，从而较大程度的减小了抽真空的空间，进而在不改变真空泵工作效率的前提下，提高了抽真空效率，进而提高了扩散焊的焊接效率。

2、该用于新材料焊接的真空扩散焊，通过工件在密封门的上方腔室中进行加热，有效的避免了现有的真空扩散焊中，密封门与炉体密封处的橡胶长期受热后变形，容易导致密封效果不佳，影响后续抽真空的效率和效果，进而影响焊接的效率和质量问题。

3、该用于新材料焊接的真空扩散焊，通过定位封板顶部两侧第一换向管、第二换向管的分别连通真空泵进气口和排气口的结构设计，在工件焊接结束后，通过下位托板带动工件下移，抽气管与进气管相接通，排气管和移动滑环与定位封板之间的腔室接通，在移动滑环与定位封板之间腔室的真空负压下，冷惰性气体由进气管进入，并经抽气管、排气管、第二换向管进入移动滑环与定位封板之间的腔室内，冷惰性气体对工件进行直接接触换热降温，换热效率提高，从而使得工件冷却效率提高，进而提高了扩散焊焊接的工作效率，且冷惰性气体先对热工件进行冷却降温，避免了工件在焊接完成后，因为高温与外界氧气接触，容易造成氧化，导致工件质量不合格的问题。

4、该用于新材料焊接的真空扩散焊，在工件冷却后，液压缸的活塞杆带动下位托板上的工件上移，重新启动真空泵，将排气管和移动滑环与定位封板之间的腔室内惰性气体抽出，并由出气管排出收集，由出气管排出的热惰性气体再进行冷却，以供循环利用，从而节省了成本，避免每次使用冷惰性气体对热焊接工件进行冷却降温后的浪费，导致成本较高的问题。

5、该用于新材料焊接的真空扩散焊，通过移动滑环上密封环与被动滑环的底部接触形成一层密封，移动滑环的外侧与炉体的内壁之间形成二层密封，而密封门处为第三层密封，提高了工件焊接腔室中的密封性，进而保障焊接时的真空度，进一步保障了工件焊接的质量。

附图说明

图1为本发明真空焊接炉焊接前状态剖切示意图；

图2为本发明真空焊接炉焊抽真空状态剖切示意图；

图3为本发明图1结构第一换向管示意图；

图4为本发明图2结构第一换向管示意图；

图5为本发明图3结构第一滑块的俯视示意图；

图6为本发明图3结构第二滑块的俯视示意图。

图中：1、下位支架；101、液压缸；102、下位托板；103、移动滑环；2、炉体；201、定位封板；202、定位压板；203、密封门；204、进气管；205、出气管；3、真空泵；301、抽气管；302、排气管；4、第一换向管；401、第一滑块；402、第一导气槽；5、第二换向管；501、第二滑块；502、第二导气槽；6、定位轴；7、移动套管；8、补偿管；9、被动滑环；10、加热装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-6，一种用于新材料焊接的真空扩散焊，包括下位支架1，下位支架1的顶部固定安装有炉体2，炉体2的顶部固定安装有真空泵3，下位支架1内腔的中部设有液压缸101，液压缸101的活塞杆延伸至炉体2内并固定连接有下位托板102，下位托板102的底部固定连接有套装在活塞杆上的移动滑环103，且移动滑环103的外侧与炉体2的内壁活动套接，炉体2的底部设有位于下位托板102背面一侧的密封门203，炉体2内腔的顶部固定套装有定位封板201，定位封板201位于密封门203顶部的上方，且定位封板201的顶部与炉体2内腔的顶部之间预留有一定间距，炉体2底端的中部设有与下位托板102对应的定位压板202，真空泵3的进气口接通有抽气管301，且抽气管301的一端与炉体2内定位封板201下方的腔室相接通，定位封板201的底部设有位于定位压板202外侧的加热装置10，在移动滑环103上移过程中，加热装置10的底部始终与移动滑环103不接触，在对工件进行焊接时，打开密封门203将待焊接的两个工件放置到下位托板102上，在关闭密封门203后，由液压缸101驱动活塞杆上移，带动下位托板102上的工件上移，直至工件接触定位封板201底部的定位压板202后，再由下位托板102配合定位压板202夹紧工件，此时，移动滑环103位于密封门203顶部的上方，启动真空泵3对炉体2内定位封板201与移动滑环103之间的腔室进行抽真空，带到该腔室达到符合焊接要求的真空度后，由加热装置10通电发热对工件进行加热，加热至该工件母材熔点以下某个温度后，有液压缸101的活塞杆对两个接触的工件施加压力，使其表面的氧化膜破碎，表面微观凸起处发生塑性变形和高温蠕变而达到紧密接触，激活界面原子之间的扩散，在若干微小区域出现界面间的结合，并经过一定时间的保温，这些区域进一步通过原子相互扩散不断扩大，当整个链接界面均形成金属键结合时，则完成了扩散焊接过程，通过将工件从炉体2的底部放入，由活塞杆驱动下位托板102带动工件上移至密封门203的上方，工件炉体2内移动滑环103和定位封板201之间的腔室内进行抽真空加热焊接，在进行抽真空，从而较大程度的减小了抽真空的空间，进而在不改变真空泵3工作效率的前提下，提高了抽真空效率，进而提高了扩散焊的焊接效率，并且工件在密封门203的上方腔室中进行加热，有效的避免了现有的真空扩散焊中，密封门203与炉体2密封处的橡胶长期受热后变形，容易导致密封效果不佳，影响后续抽真空的效率和效果，进而影响焊接的效率和质量问题。

定位封板201顶部的两侧分别固定连接有第一换向管4和第二换向管5，第一换向管4与第二换向管5的顶部和底部均开设有中间通孔，且定位封板201的两侧均开设有位于第一换向管4与第二换向管5底部中间通孔处的通槽，第一换向管4的内腔与抽气管301的一端接通，真空泵3上的排气口接通有排气管302，且排气管302的一端与第二换向管5的内腔相接通，第一换向管4和第二换向管5内部分别活动套装有第一滑块401和第二滑块501，第一换向管4侧面的中部接通有进气管204，第二换向管5侧面的底部接通有出气管205，且进气管204和出气管205的内径值均小于第一滑块401、第二滑块501的高度值，第一滑块401远离进气管204的一侧开设有第一导气槽402，且第一导气槽402位于第一换向管4底部通孔的外侧，第二滑块501的两侧均开设有第二导气槽502，且第二导气槽502位于第二换向管5底部通孔的内侧，第一滑块401和第二滑块501的顶部分别设有位于第一换向管4、第二换向管5内的弹簧，第一滑块401和第二滑块501底端的中部固定连接有定位轴6，且第二滑块501底部的定位轴6上固定套装有封隔板，在抽真空阶段，工件位于炉体2内移动滑环103与定位封板201之间的腔室中，此时第一滑块401和第二滑块501均上移至104处，第二滑块501底部的定位轴6上的封隔板恰好封堵定位封板201上的通槽，此时，抽气管301和移动滑环103与定位封板201之间的腔室接通，排气管302与出气管205相接通，在真空泵3启动后，将抽气管301与移动滑环103与定位封板201之间腔室的气体抽出，并由出气管205排出，使得工件所处的腔室达到一定程度的真空度后，在进行加热焊接，在焊接结束后，通过液压缸101的活塞杆带动下位托板102上的工件下移，第一滑块401和第二滑块501分别下移到第一换向管4与第二换向管5的底部，此时，抽气管301与进气管204相接通，排气管302和移动滑环103与定位封板201之间的腔室接通，在移动滑环103与定位封板201之间腔室的真空负压下，冷惰性气体由进气管204进入，并经抽气管301、排气管302、第二换向管5进入移动滑环103与定位封板201之间的腔室内，冷惰性气体对工件进行直接接触换热降温，换热效率提高，从而使得工件冷却效率提高，进而提高了扩散焊焊接的工作效率，且冷惰性气体先对热工件进行冷却降温，避免了工件在焊接完成后，因为高温与外界氧气接触，容易造成氧化，导致工件质量不合格的问题，再由液压缸101的活塞杆带动下位托板102上的工件上移，重新启动真空泵3，将排气管302和移动滑环103与定位封板201之间的腔室内惰性气体抽出，并由出气管205排出收集，由出气管205排出的热惰性气体再进行冷却，以供循环利用，从而节省了成本，避免每次使用冷惰性气体对热焊接工件进行冷却降温后的浪费，导致成本较高的问题，其中出气管205的一端可设换向阀，在抽真空阶段，出气管205与外界接通，以便抽真空排出空气，在冷却结束阶段，出气管205与惰性气体循环系统接通，使得对工件降温的惰性气体重新抽送至惰性气体循环系统，以便循环利用。

定位封板201的底部固定连接有位于加热装置10外侧的补偿管8，补偿管8的外侧靠近炉体2的内壁而不接触，补偿管8的底端固定连接有被动滑环9，被动滑环9的内侧位于加热装置10外侧的外部，移动滑环103顶部的外沿固定连接有密封环，在活塞杆推动下位托板102、移动滑环103整体上移，至移动滑环103顶部的密封环与被动滑环9的底部接触后，对工件加热焊接的强室内进行密封，从而避免工件加热时，工件因存在气化现象，气化后的蒸汽容易覆盖到炉体2的内壁上，影响移动滑环103与炉体2内壁的活动套接，导致移动滑环103无法正常上移的问题，且通过移动滑环103上密封环与被动滑环9的底部接触形成一层密封，移动滑环103的外侧与炉体2的内壁之间形成二层密封，而密封门203处为第三层密封，提高了工件焊接腔室中的密封性，进而保障焊接时的真空度，进一步保障了工件焊接的质量。

移动滑环103顶部的两侧均固定连接有位于密封环内侧的移动套管7，且两个移动套管7分别位于两个定位轴6的正下方，两个定位轴6的底端均固定连接有活塞块，且活塞块的外侧直径值与移动套管7内侧的直径值相同，在液压缸101的活塞杆带动下位托板102上的工件向上移动，至工件与定位压板202接触的过程中，定位轴6底端的活塞块相对移动套管7下移，随着定位轴6底部的活塞块在移动套管7在压缩空气到一定程度后，使得活塞块带动定位轴6、第一滑块401和第二滑块501整体上移，至定位轴6上的封隔板接触定位封板201后停止。

使用时，首先打开密封门203，将待焊接的两块工件放置到下位托板102上，然后关闭密封门203，启动液压缸101使得活塞杆推动下位托板102、移动滑环103整体上移，移动滑环103上的密封环接触被动滑环9后，带动被动滑环9继续上移，并压缩补偿管8，同时，移动套管7随着移动滑环103上移，至定位轴6内的活塞块位于移动套管7内，随着定位轴6底部的活塞块在移动套管7在压缩空气到一定程度后，使得活塞块带动定位轴6、第一滑块401和第二滑块501整体上移，至定位轴6上的封隔板接触定位封板201后停止，此时，工件所在的腔室与抽气管301接通，排气管302与出气管205相接通，启动真空泵3对工件所在的腔室内进行抽真空处理，直至该腔室内真空度达到焊接要求，再通过加热装置10通电对工件进行加热，从而使得两块工件的表面在高温真空环境下焊接在一起，在焊接结束后，通过液压缸101的活塞杆带动下位托板102上的工件下移，第一滑块401和第二滑块501分别下移到第一换向管4与第二换向管5的底部，此时，抽气管301与进气管204相接通，排气管302和移动滑环103与定位封板201之间的腔室接通，在移动滑环103与定位封板201之间腔室的真空负压下，冷惰性气体由进气管204进入，并经抽气管301、排气管302、第二换向管5进入移动滑环103与定位封板201之间的腔室内，冷惰性气体对工件进行直接接触换热降温，最后，由液压缸101的活塞杆带动下位托板102上的工件下移至炉体2内腔的底部，打开密封门203即可取出焊接完成的工件。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种用于新材料焊接的真空扩散焊，其特征在于：包括下位支架(1)，所述下位支架(1)的顶部设有炉体(2)，且炉体(2)的底部设有可向上移动的下位托板(102)，所述下位托板(102)的底部固定连接有移动滑环(103)，且移动滑环(103)的外侧与炉体(2)的内壁活动套接，所述炉体(2)的顶部设有与下位托板(102)对应的定位压板(202)，炉体(2)的底部设有位于下位托板(102)背面一侧的密封门(203)，所述定位封板(201)的底部还设有位于定位压板(202)外侧的加热装置(10)，且加热装置(10)的底部与移动滑环(103)不接触，所述炉体(2)的顶部设有对炉体(2)内移动滑环(103)上方腔室抽真空的真空泵(3)。

2.根据权利要求1所述的一种用于新材料焊接的真空扩散焊，其特征在于：所述下位支架(1)内腔的中部设有液压缸(101)，所述液压缸(101)的活塞杆与下位托板(102)的底部固定连接，所述炉体(2)内腔的顶部设有定位封板(201)，且定位压板(202)固定安装在定位封板(201)底端的中部，所述定位封板(201)的顶部与炉体(2)内腔的顶部之间预留有一定间距，所述真空泵(3)的进气口接通有抽气管(301)，且抽气管(301)的一端与炉体(2)内定位封板(201)下方的腔室相接通。

3.根据权利要求2所述的一种用于新材料焊接的真空扩散焊，其特征在于：所述定位封板(201)顶部的两侧分别固定连接有第一换向管(4)和第二换向管(5)，且第一换向管(4)与第二换向管(5)的顶部和底部均开设有中间通孔，所述定位封板(201)的两侧均开设有位于第一换向管(4)与第二换向管(5)底部中间通孔处的通槽，且第一换向管(4)的内腔与抽气管(301)的一端接通，所述真空泵(3)上的排气口接通有排气管(302)，且排气管(302)的一端与第二换向管(5)的内腔相接通，所述第一换向管(4)和第二换向管(5)内部分别活动套装有第一滑块(401)和第二滑块(501)，所述第一换向管(4)侧面的中部接通有进气管(204)，所述第二换向管(5)侧面的底部接通有出气管(205)，且进气管(204)和出气管(205)的内径值均小于第一滑块(401)、第二滑块(501)的高度值，所述第一滑块(401)远离进气管(204)的一侧开设有第一导气槽(402)，且第一导气槽(402)位于第一换向管(4)底部通孔的外侧，所述第二滑块(501)的两侧均开设有第二导气槽(502)，且第二导气槽(502)位于第二换向管(5)底部通孔的内侧，第一滑块(401)和第二滑块(501)的顶部分别设有位于第一换向管(4)、第二换向管(5)内的弹簧，第一滑块(401)和第二滑块(501)底端的中部固定连接有定位轴(6)，且第二滑块(501)底部的定位轴(6)上固定套装有封隔板。

4.根据权利要求2所述的一种用于新材料焊接的真空扩散焊，其特征在于：所述定位封板(201)的底部固定连接有位于加热装置(10)外侧的补偿管(8)，所述补偿管(8)的外侧靠近炉体(2)的内壁而不接触，且补偿管(8)的底端固定连接有被动滑环(9)，所述被动滑环(9)的内侧位于加热装置(10)外侧的外部，所述移动滑环(103)顶部的外沿固定连接有密封环。

5.根据权利要求3所述的一种用于新材料焊接的真空扩散焊，其特征在于：所述移动滑环(103)顶部的两侧均固定连接有位于密封环内侧的移动套管(7)，且两个移动套管(7)分别位于两个定位轴(6)的正下方，两个所述定位轴(6)的底端均固定连接有活塞块，且活塞块的外侧直径值与移动套管(7)内侧的直径值相同。

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