CN114226944A - 一种薄板气压扩散连接方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种高效的薄板气压扩散连接方法，属于扩散焊领域。能够解决扩散焊中工艺板的浪费问题。它包括以下步骤：S1、将若干薄板从下到上依次叠放形成一组零件，所述零件为两组，每两个上下相邻的薄板间形成抽气通道；S2、将步骤S1中的两组零件镜像叠加放置并使两组零件中的同一抽气通道位于不同位置，并在两组零件中间设置一层工艺垫板框，工艺垫板框上预留通气流道；S3、将抽气通道和通气流道分别连接气管后形成整体待焊件，对整体待焊件进行封焊，封焊后各薄板间形成密封腔体，每个气管与其相对应的密封腔体相连通；S4、将步骤S3中封焊后的整体待焊件放入扩散焊模具中进行扩散焊。

Description

一种薄板气压扩散连接方法

技术领域

本发明属于扩散焊领域，特别是涉及一种薄板气压扩散连接方法。

背景技术

扩散连接技术是利用材料在一定条件作用下原子间相互扩散达到连接的目的，能实现金属与金属的连接甚至金属与非金属连接，是一种高效可靠的面与面连接的技术；

金属间扩散连接一般在高温条件下持续施加均匀且稳定的压力，扩散压力一般为机械压力或气体压力，机械压力的均匀性靠设备以及工装的精度保证，在中小尺寸、多层、平板结构的扩散连接中最常应用。气体压力由于其均匀性好的特点常常被应用到大尺寸、异形、较少层数的扩散连接中，对于某些塑性较好，塑性成形与扩散连接温度接近的材料，可实现在一次加热过程完成超塑成形和扩散连接两个过程，并制造出带有功能性复杂外形结构的产品，近些年来超塑成形、扩散连接技术被广泛应用于飞行器关键部件的制造中，因为其结构完整性高、承载效率高、材料利用率高等优势被广泛应用；

一般为在模具与待连接板料之间形成密封腔，在密封腔内充入惰性气体施加压力，这种方法通过模具上密封梗的结构与板料紧密贴合产生密封效果，但是由于模具状态或设备精度的影响导致这种密封方式存在可靠性不高的问题。还有方法为将带连接板与相同材料、相同尺寸的工艺板进行封焊产生密闭空间，在工艺板与待连接板料之间充入惰性气体施加压力，这种方法能够实现稳定且可靠的密封，能够保证扩散连接质量，但是增加的工艺板造成了加工成本的升高；

因此，解决工艺板的浪费情况已经是亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种薄板气压扩散连接方法,能够解决扩散焊中工艺板的浪费问题，提高扩散连接质量，提高了成品件的焊合率。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种薄板气压扩散连接方法，包括以下步骤：

S1、将需要扩散焊的薄板进行扩散区域与非扩散区域的区分处理，将区分处理后的若干薄板从下到上依次叠放形成一组零件，所述零件为两组，每两个上下相邻的薄板间形成抽气通道；

S2、将步骤S1中的两组零件镜像叠加放置，并在两组零件中间设置一层工艺垫板框形成待焊件，两组零件中的抽气通道位于待焊件的不同位置，在工艺垫板框上预留通气流道；

S3、将步骤S1中的抽气通道和步骤S2中的通气流道分别连接气管后形成整体待焊件，对整体待焊件进行周侧封焊，封焊后各薄板间形成密封腔体，每个气管与其相对应的密封腔体相连通；

S4、将步骤S3中封焊后的整体待焊件放入扩散焊模具中进行扩散焊；对工艺垫板框上预留通气流道所连接的气管内施加气体压力，将抽气通道连接的气管进行抽真空，在一定温度、一定压力和一定时间作用下，同时对两组零件的相应位置进行扩散连接。

更进一步的，所述步骤S1中的抽气通道为：相邻两薄板对应位置分别开槽后进行叠放，相邻两薄板上的开槽围合而成抽气通道。

更进一步的，所述步骤S2中两组零件中的抽气通道位于待焊件的不同位置的操作方式为：将镜像叠加放置的两组零件的其中一组零件绕零件中心旋转180度，使得两组零件中的抽气通道位于待焊件的两侧。

更进一步的，每两个薄板形成的所述抽气通道为两条，并相对于薄板中心呈中心对称分布。

更进一步的，所述步骤S1中的每组零件中薄板的数量为2-4张。

更进一步的，所述步骤S1中扩散区域与非扩散区域的区分处理方式为：对相邻板片的非扩散区域进行粘保护胶、按样板刻型和喷涂阻焊剂。

更进一步的，所述步骤S3中的封焊方式为：用氩弧焊进行焊接。

更进一步的，对所述步骤S4中的扩散焊模具外部施加超过内部气压的机械压力。

更进一步的，所述步骤S4中通入的气体为惰性气体，惰性气体在工艺垫板框6内对上下两组零件施加向上和向下的压力，且压力相同。

更进一步的，所述工艺垫板框为四条边框拼接而成，且工艺垫板框6的大小和形状均与薄板相同。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、通过两组两件叠加的方式，并加入工艺垫板框的使用，两组零件互为彼此的工艺板，提升了材料的利用率；

2、两个互作为彼此的工艺板，并利用气压各个方向力一致的特性，同时完成两组待焊板扩散连接，在保证扩散连接质量的前提下，实现了高效率、低成本的扩散连接方式；

3、利用惰性气体保证气压的均匀稳定，提高焊件质量，提高了扩散连接的焊合率。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明所述的三层口盖结构示意图；

图2为本发明所述的三层口盖分层拆分图；

图3为本发明所述的零件在扩散焊模具中的扩散连接示意图；

图4为本发明所述的扩散前组装示意图。

图中：蒙皮板1；芯层板2；边框板3；正面通气槽4；背面通气槽5；工艺垫板框6；通气流道7。

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、完整地阐述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，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。

参见附图说明本实施方式，一种薄板气压扩散连接方法，包括以下步骤：

S1、将需要扩散焊的薄板进行扩散区域与非扩散区域的区分处理，扩散区域与非扩散区域的区分处理方式为：对相邻板片的非扩散区域进行粘保护胶、按样板刻型和喷涂阻焊剂，将区分处理后的若干薄板从下到上依次叠放形成一组零件，所述零件为两组，每组零件中薄板的数量为2-4张，每两个上下相邻的薄板间形成抽气通道，抽气通道为：相邻两薄板对应位置分别开槽后进行叠放，相邻两薄板上的开槽围合而成抽气通道，每两个薄板形成的所述抽气通道为两条，并相对于薄板中心呈中心对称分布；

S2、将步骤S1中的两组零件镜像叠加放置，并在两组零件中间设置一层工艺垫板框形成待焊件，工艺垫板框为四条边框拼接而成，且工艺垫板框的大小和形状均与薄板相同，两组零件中的抽气通道位于待焊件的不同位置，两组零件中的抽气通道位于待焊件的不同位置的操作方式为：将镜像叠加放置的两组零件的其中一组零件绕零件中心旋转180度，使得两组零件中的抽气通道位于待焊件的两侧，在工艺垫板框上预留通气流道；

S3、将步骤S1中的抽气通道和步骤S2中的通气流道分别连接气管后形成整体待焊件，对整体待焊件进行周侧封焊，封焊方式为用氩弧焊进行焊接，封焊后各薄板间形成密封腔体，每个气管与其相对应的密封腔体相连通；

S4、将步骤S3中封焊后的整体待焊件放入扩散焊模具中进行扩散焊，扩散焊模具外部施加超过内部气压的机械压力，提高密封方式的可靠性；对工艺垫板框上预留通气流道所连接的气管内施加气体压力，气体为惰性气体，惰性气体在工艺垫板框内对上下两组零件施加向上和向下的压力，且压力相同，将抽气通道连接的气管进行抽真空，在一定温度、一定压力和一定时间作用下，同时对两组零件的相应位置进行扩散连接。

通过上述方式，两组零件的叠加进行扩散焊，两组零件互为工艺板，防止工艺板的浪费，两组零件一同扩散焊，提高生产效率，利用惰性气体保证气压的均匀稳定，提高焊件质量。

最佳实施例：

对某三层结构口盖进行扩散焊处理，此类产品为曲面结构中间带有中空网格筋，网格筋外侧为加厚边框，四周边框层厚度5mm，网格筋壁厚1mm，其余位置厚度2mm，口盖可分成3层，最底下为蒙皮板1，厚度为1mm，中间为芯层板2，带有超塑成形而成的网格筋，其壁厚为1mm，最上为边框板3厚度3mm，此三层扩散连接成为一整体结构。

S1、将需要扩散焊的蒙皮板1、芯层板2和边框板3进行扩散区域与非扩散区域的区分处理，扩散区域与非扩散区域的区分处理方式为：对相邻板片的非扩散区域进行部分进行粘保护胶、按样板刻型和喷涂阻焊剂，将区分处理后的蒙皮板1、芯层板2和边框板3从下到上依次叠放形成一组零件，所述零件为两组，蒙皮板1与芯层板2间、芯层板2与边框板3间形成抽气通道，抽气通道为：蒙皮板1与芯层板2对应位置分别开设正面通气槽4和背面通气槽5进行叠放，正面通气槽4和背面通气槽5围合而成抽气通道，数量为两条，并相对于板片中心呈中心对称分布，芯层板2与边框板3对应位置分别开设有正面通气槽4和背面通气槽5并进行叠放，正面通气槽4和背面通气槽5围合而成抽气通道；

S2、将步骤S1中的两组零件镜像叠加放置，并在两组零件中间设置一层工艺垫板框6形成待焊件，两组零件中的抽气通道位于待焊件的不同位置，具体方式为将镜像叠加放置的两组零件的其中一组零件绕零件中心旋转180度，使得两组零件中的抽气通道位于待焊件的两侧，在工艺垫板框6上预留通气流道7，并在两组零件中间设置一层工艺垫板框6，工艺垫板框6宽度20mm、厚度1mm，所述工艺垫板框6为四条边框拼接而成，且工艺垫板框6的大小和形状均与边框板3相同，工艺垫板框6上预留通气流道7，通气流道7尺寸为6mm宽；

S3、将步骤S1中的抽气通道和步骤S2中的通气流道7分别连接气管后形成整体待焊件，对整体待焊件利用氩弧焊进行周侧封焊，封焊后各薄板间形成密封腔体，每个气管与其相对应的密封腔体相连通；

S4、将步骤S3中封焊后的整体待焊件放入扩散焊模具中进行扩散焊；对工艺垫板框6上预留通气流道7所连接的气管内施加气体压力，将抽气通道连接的气管进行抽真空，在一定温度、一定压力和一定时间作用下，同时对两组零件的相应位置进行扩散连接，具体数据为：温度为920度，压力为1.8兆帕，时间为1.5小时。

以上公开的本发明实施例只是用于帮助阐述本发明。实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。

Claims (10)

1.一种薄板气压扩散连接方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、将需要扩散焊的薄板进行扩散区域与非扩散区域的区分处理，将区分处理后的若干薄板从下到上依次叠放形成一组零件，所述零件为两组，每两个上下相邻的薄板间形成抽气通道；

S2、将步骤S1中的两组零件镜像叠加放置，并在两组零件中间设置一层工艺垫板框形成待焊件，两组零件中的抽气通道位于待焊件的不同位置，在工艺垫板框上预留通气流道；

S3、将步骤S1中的抽气通道和步骤S2中的通气流道分别连接气管后形成整体待焊件，对整体待焊件进行周侧封焊，封焊后各薄板间形成密封腔体，每个气管与其相对应的密封腔体相连通；

S4、将步骤S3中封焊后的整体待焊件放入扩散焊模具中进行扩散焊；对工艺垫板框上预留通气流道所连接的气管内施加气体压力，将抽气通道连接的气管进行抽真空，在一定温度、一定压力和一定时间作用下，同时对两组零件的相应位置进行扩散连接。

2.根据权利要求1所述的一种薄板气压扩散连接方法，其特征在于：所述步骤S1中的抽气通道为：相邻两薄板对应位置分别开槽后进行叠放，相邻两薄板上的开槽围合而成抽气通道。

3.根据权利要求1所述的一种薄板气压扩散连接方法，其特征在于：所述步骤S2中两组零件中的抽气通道位于待焊件的不同位置的操作方式为：将镜像叠加放置的两组零件的其中一组零件绕零件中心旋转180度，使得两组零件中的抽气通道位于待焊件的两侧。

4.根据权利要求1所述的一种薄板气压扩散连接方法，其特征在于：每两个薄板形成的所述抽气通道为两条，并相对于薄板中心呈中心对称分布。

5.根据权利要求1所述的一种薄板气压扩散连接方法，其特征在于：所述步骤S1中的每组零件中薄板的数量为2-4张。

6.根据权利要求1所述的一种薄板气压扩散连接方法，其特征在于：所述步骤S1中扩散区域与非扩散区域的区分处理方式为：对相邻板片的非扩散区域进行粘保护胶、按样板刻型和喷涂阻焊剂。

7.根据权利要求1所述的一种薄板气压扩散连接方法，其特征在于：所述步骤S3中的封焊方式为：用氩弧焊进行焊接。

8.根据权利要求1所述的一种薄板气压扩散连接方法，其特征在于：对所述步骤S4中的扩散焊模具外部施加超过内部气压的机械压力。

9.根据权利要求8所述的一种薄板气压扩散连接方法，其特征在于：所述步骤S4中通入的气体为惰性气体，惰性气体在工艺垫板框内对上下两组零件施加向上和向下的压力，且压力相同。

10.根据权利要求9所述的一种薄板气压扩散连接方法，其特征在于：所述工艺垫板框为四条边框拼接而成，且工艺垫板框的大小和形状均与薄板相同。

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