CN114713962A - 扩散焊工装、扩散焊设备及扩散焊方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及扩散焊技术领域，具体而言，涉及一种扩散焊工装、扩散焊设备及扩散焊方法。本发明提供的扩散焊工装，包括密封体，密封体包括基体和密封板，基体具有空腔和用于供待焊工件放入空腔的敞口，密封板密封盖合于基体的敞口处，形成密封腔，密封腔用于放置并锁定待焊工件；密封板用于压紧待焊工件的焊接面，密封板的刚度小于基体的刚度。扩散焊设备包括上述扩散焊工装。扩散焊方法应用于上述扩散焊设备。本发明提供的扩散焊工装、扩散焊设备及扩散焊方法，无需设置真空度较高的真空室，也不存在液压系统和复杂的动密封结构，维护成本较低，操作简单，而且还不易发生故障。

Description

扩散焊工装、扩散焊设备及扩散焊方法

技术领域

本发明涉及扩散焊技术领域，具体而言，涉及一种扩散焊工装、扩散焊设备及扩散焊方法。

背景技术

扩散焊是一种将焊件紧密贴合，在一定温度和压力下保持一段时间，使接触面之间的原子相互扩散形成联接的焊接方法。

现有的扩散焊设备一般都具有一个较大的真空室(一般都100升)，在加工时，真空室内需要具有较高的真空度(真空度达到1×10^-3Pa以下)，同时，由液压系统通过复杂连杆、压头结构，对被焊接零件施加一定的压力，为保证真空度，还要有复杂的动密封结构，维护成本高昂、操作困难；此外，上述结构作用于长期高温工况，极易发生故障，如压头变形、连杆断裂、密封性失效等。

综上，如何克服现有的扩散焊设备的上述缺陷是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种扩散焊工装、扩散焊设备及扩散焊方法，以缓解现有技术的扩散焊设备存在的维护成本高昂、操作困难以及易发生故障的技术问题。

本发明提供的扩散焊工装，包括密封体。

所述密封体包括基体和密封板，所述基体具有空腔和用于供待焊工件放入空腔的敞口，所述密封板密封盖合于所述基体的敞口处，形成密封腔，所述密封腔用于放置并锁定待焊工件。

所述密封板用于压紧待焊工件的焊接面，述密封板的刚度小于所述基体的刚度。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明提供的扩散焊工装，能够将待焊工件密封锁定在由密封体形成的密封腔内，使密封腔内形成真空环境，该密封体使待焊工件所处的真空密封环境与外界环境相隔，从而，在将封有待焊工件的密封体放入气压大于其内密封腔的高温环境中，因密封板的刚度小于基体的刚度，故可通过调节压差大小，使刚度较大的基体保持其固有形态，保证待焊工件的基本形态；同时，使刚度较小的密封板发生形变，以利用密封板挤压置于密封腔内的待焊工件，使待焊工件的焊接面能够紧密贴合，从而，在高温作用下，待焊工件的焊接面之间的原子能够相互扩散，实现焊接目的。

因此，本发明提供的扩散焊工装，能够简化扩散焊相关结构，无需设置真空度较高的真空室，也无需设置液压系统，更无需设置复杂的动密封结构，从而，降低了维护成本，操作简单，而且还不易发生故障。

优选地，作为一种可实施方式，所述密封板与待焊工件之间设置有垫板，所述垫板的两个板面分别与所述密封板和待焊工件抵接。

优选地，作为一种可实施方式，所述密封体上开设有第一抽气口，所述第一抽气口用于与抽真空装置相连。

优选地，作为一种可实施方式，所述基体具有两个相对设置的敞口，所述密封板包括两个，两个所述密封板分别密封盖合于所述基体的两个敞口处；

和/或，所述密封板的板面与待焊工件的焊接面平行；

和/或，所述密封板的边缘与所述基体焊接密封。

相应地，本发明还提供了一种扩散焊设备，其包括加热炉和上述扩散焊工装，所述加热炉内安装有加热系统，所述扩散焊工装用于放置到所述加热炉内，所述加热炉上开设有充气口，所述充气口用于与供气装置相连。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明提供的扩散焊设备，设置了用于放置扩散焊工装的加热炉，加热系统能够将加热炉内的环境升温，供气装置能够将加热炉内的环境升压，从而，将封有待焊工件的密封体放入加热炉内，便可通过加热系统和供气装置的作用，在待焊工件的周围形成高温高压环境，使待焊工件的焊接面能够紧密贴合，从而，可实现扩散焊接的目的。

因此，本发明提供的扩散焊设备，结构简单，无需设置真空度较高的真空室，也不存在液压系统和复杂的动密封结构，维护成本较低，操作简单，而且还不易发生故障。

优选地，作为一种可实施方式，所述供气装置用于供给惰性气体，所述加热炉上还开设有第二抽气口，所述第二抽气口用于与所述抽真空装置相连。

优选地，作为一种可实施方式，所述加热炉包括上炉体、下炉体和举升装置，所述上炉体能够与所述下炉体扣合密封，所述举升装置与所述上炉体相连，用于抬升所述上炉体，使所述上炉体与所述下炉体分离；

和/或，所述加热炉上开设有压力检测口，所述压力检测口的外侧安装有压力表，所述压力表用于与检测所述加热炉内的气压。

优选地，作为一种可实施方式，所述加热炉的壳体为夹层结构，所述壳体的夹层内用于通入冷却水；

和/或，所述加热炉的壳体内侧上敷设有保温层；

和/或，所述加热炉内设置有载物台，所述载物台用于承载所述扩散焊工装；

和/或，所述加热炉内能够放置一个或多个所述扩散焊工装；

和/或，所述加热系统包括加热丝和测温传感器，所述测温传感器与所述加热丝电连接。

本发明还提供了一种扩散焊方法，其应用于上述扩散焊设备，该扩散焊方法包括：

将待焊工件由基体的敞口放入空腔内，将密封板密封盖合在基体的敞口处；

将封有待焊工件的密封体放入加热炉内；

使密封腔形成真空密封腔；

启动供气装置，往加热炉内充入气体，当加热炉内的压力上升到设定压力阈值时，控制供气装置保压，使密封体与加热炉形成压差；

启动加热系统，使加热炉升温，当加热炉内的温度上升到第一设定温度阈值时，控制加热系统保温；

在加热系统保温时长达到预定时长后，控制加热系统降温，当加热炉内的温度下降到第二设定温度阈值时，控制供气装置停止供气，并使加热炉放气；

将封有已焊工件的密封体从加热炉内取出，将密封体的密封板拆下，取出已焊工件。

优选地，作为一种可实施方式，所述使密封腔形成真空密封腔的步骤包括：启动抽真空装置，对密封腔和加热炉抽真空，当密封腔的真空度达到第一设定真空度，且加热炉内的真空度达到第二设定真空度时，控制抽真空装置对密封腔保压，并停止对加热炉抽真空；

所述使加热炉放气的步骤还包括：控制抽真空装置停止对密封腔抽真空。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明提供的扩散焊方法，将待焊工件封入密封体的真空密封腔，将封有待焊工件的密封体放入加热炉内，并控制供气装置和加热系统按特定的条件工作，便能够实现对待焊工件的扩散焊接，操作简单，对加热炉的要求较低，且不涉及液压系统和复杂的动密封结构，维护起来较容易较低，而且还不易发生故障。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的扩散焊设备的剖视结构示意图；

图2为本发明实施例提供的封有待焊工件的扩散焊工装的剖视结构示意图；

图3为本发明实施例提供的扩散焊设备的立体结构示意图。

附图标记说明：

100-密封体；110-基体；111-第一抽气口；120-密封板；130-垫板；

200-待焊工件；

300-加热炉；310-充气口；320-第二抽气口；330-上炉体；340-下炉体；350-载物台；360-压力检测口；

400-加热系统；410-加热丝；420-测温传感器。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

参见图1，本实施例还提供了一种扩散焊工装，其包括密封体100，密封体100包括基体110和密封板120，基体具有空腔和用于供待焊工件放入空腔的敞口，密封板120密封盖合于基体110的敞口处，形成密封腔，密封腔用于放置并锁定待焊工件200；密封板120用于压紧待焊工件200，密封板120的刚度小于基体110的刚度。

本实施例提供的扩散焊工装，能够将待焊工件200密封锁定在由密封体100形成的密封腔内，使密封腔内形成真空环境，该密封体100使待焊工件200所处的真空密封环境与外界环境相隔，从而，在将封有待焊工件200的密封体100放入气压大于其内密封腔的高温环境中，因密封板120的刚度小于基体110的刚度，故可通过调节压差大小，使刚度较大的基体110保持其固有形态，保证待焊工件200的基本形态；同时，使刚度较小的密封板120发生形变，以利用密封板120挤压置于密封腔内的待焊工件200的焊接面，使待焊工件200的焊接面能够紧密贴合，从而，在高温作用下，待焊工件200的焊接面之间的原子能够相互扩散，实现焊接目的。

因此，本实施例提供的扩散焊工装，能够简化扩散焊相关结构，无需设置真空度较高的真空室，也无需设置液压系统，更无需设置复杂的动密封结构，从而，降低了维护成本，操作简单，而且还不易发生故障。

可在密封板120与待焊工件200之间设置垫板130，并将垫板130的两个板面分别与密封板120和待焊工件200抵接，如此，当密封板120在外界气压的作用下发生形变时，密封板120可通过垫板130将挤压力间接传递给待焊工件200，垫板130能够将密封板120的形变部分施加的挤压力分散，从而，可提高挤压力作用在待焊工件200上时的均匀性，可防止待焊工件200不同部位的压强差距较大而发生形变，尤其是在对板状的待焊工件200(如：水冷板)进行扩散焊时，可保证板状的待焊工件200的平面度。

优选采用耐高温板作为垫板130，可通过平磨加工确保平面度、光洁度及厚度尺寸，以保证板状的待焊工件200的平面度。

优选地，在密封体100上可开设第一抽气口111，将该第一抽气口111与抽真空装置相连，以利用抽真空装置将密封腔抽真空，实现在密封腔内形成真空环境的目的，而且在待焊工件200进行扩散焊的过程中，抽真空装置可以持续抽真空，保证密封腔内的真空度，提高待焊工件200的真空扩散焊的焊接效果。

需要说明的是，本实施例提供的密封腔的体积大小，只需能满足放入待焊工件的要求即可，相对于现有技术中的大体积真空腔而言，可大大缩短抽真空的时间，便于提高抽真空效率，而且可选用功率较小的抽真空装置，便于降低成本，此外，还可降低抽真空时产生的能耗，具有较佳的节能效果。

优选地，将第一抽气口111开设在基体110上，如此，第一抽气口111便不易发生形变，可保证对密封腔的抽真空效果。

可将第一抽气口111设置为两个。

进一步地，可在基体上设置两个相对设置的敞口，相应地，将密封板设置为两个，将两个密封板分别密封盖合于基体的两个敞口处，如此，在将密封体100放入气压大于其内密封腔的高温环境中时，处于待焊工件200的相对两侧的密封板120均能够发生朝向待焊工件200的形变，从而，可加大对待焊工件200的挤压力，降低扩散焊调节，提高扩散焊效果。

具体地，可将密封板120的板面设置为与待焊工件200的焊接面平行，如此，可充分利用密封板120的形变量，提高密封板120对待焊工件200的挤压效果。

优选地，可将密封板120的边缘与基体110焊接密封，焊接的连接方式，能够在较大程度上保证连接处的密封效果，保证密封腔的密封性能。

具体地，可通过激光焊或氩弧焊或电子束焊将密封板120与基体110的交接处封严。

参见图1-图3，本实施例还提供了一种扩散焊设备，其包括加热炉300和上述扩散焊工装，加热炉300内安装有加热系统400，密封体100用于放置到加热炉300内，加热炉300上开设有充气口310，充气口310用于与供气装置相连。

本实施例提供的扩散焊设备，设置了用于放置扩散焊工装的加热炉300，加热系统400能够将加热炉300内的环境升温，供气装置能够将加热炉300内的环境升压，从而，将封有待焊工件200的密封体100放入加热炉300内，便可通过加热系统400和供气装置的作用，在待焊工件200的周围形成高温高压环境，使待焊工件200的焊接面能够紧密贴合，从而，可实现扩散焊接的目的。

因此，本实施例提供的扩散焊设备，结构简单，无需设置真空度较高的真空室，也不存在液压系统和复杂的动密封结构，维护成本较低，操作简单，而且还不易发生故障。

在上述加热系统400中可设置加热丝410和测温传感器420，测温传感器420可实时监测加热炉300内的温度，测温传感器420监测到的温度可作为调节加热丝410的加热状态的调节信号，实现温度闭环调节，便于保证加热炉300内的温度精度。

在供气装置内储存惰性气体，以使得供气装置能够往加热炉300内冲入惰性气体，与此同时，在加热炉300上可开设第二抽气口320，将第二抽气口320与抽真空装置相连，在将封有待焊工件200的密封体100放入加热炉300内后，可先利用抽真空装置抽取加热炉300内的空气，再利用供气装置往加热炉300内冲入惰性气体(如：氮气、氩气等)，如此，可缓解加热炉300内的部件在高温环境下与空气中的氧气等成分发生反应的问题，保证加热炉300内的部件的结构稳定性，防止内部部件氧化损坏，延长使用寿命。

在上述加热炉300的具体结构中可设置上炉体330、下炉体340和举升装置，其中，上炉体330能够与下炉体340扣合密封，举升装置与上炉体330相连，能够抬升上炉体330，使上炉体330能够与下炉体340分离，当需要打开加热炉300时，可利用举升装置将上炉体330托举抬升至脱离下炉体340，此时，加热炉300打开，可将封有待焊工件200的密封体100放入加热炉300内，也可将封有完成扩散焊接的工件的密封体100从加热炉300内取出。

具体地，在加热炉300上可开设压力检测口360，在压力检测口360的外侧安装压力表，如此，便可利用压力表检测加热炉300内的气压，以供工作人员参考。

优选地，可将加热炉300的壳体设置为夹层结构，在扩散焊过程中，可往壳体的夹层中通入冷却水，以利用冷却水带走加热炉300的壳体上的热量，实现对壳体的冷却效果。

优选地，在加热炉300的壳体内侧可敷设保温层，减缓加热炉300内的热量散失，保证加热炉300内的温度，减少能量浪费。

具体地，在加热炉300内可设置载物台350，以利用载物台350承载扩散焊工装。

本实施例提供的加热炉300内可放置一个或多个扩散焊工装，当放置多个扩散焊工装时，可同时对多个待焊工件200进行扩散焊，无需增加其他部件，占用空间较少，实用性较强，能够提高扩散焊的效率。

本实施例还提供了一种扩散焊方法，该方法包括以下步骤：

S102，将待焊工件200由基体110的敞口放入空腔内，将密封板120密封盖合在基体110的敞口处；

S104，将封有待焊工件200的密封体100放入加热炉300内；

S106，使密封腔形成真空密封腔；

S108，启动供气装置，往加热炉300内充入气体，当加热炉300内的压力上升到设定压力阈值时，控制供气装置保压，使密封体100与加热炉300形成压差；

S110，启动加热系统400，使加热炉300升温，当加热炉300内的温度上升到第一设定温度阈值时，控制加热系统400保温；

S112，在加热系统400保温时长达到预定时长后，控制加热系统400降温，当加热炉300内的温度下降到第二设定温度阈值时，控制供气装置停止供气，并使加热炉300放气；

S114，将封有已焊工件的密封体100从加热炉300内取出，将密封体100的密封板120拆下，取出已焊工件。

本实施例提供的扩散焊方法，将待焊工件200封入密封体100的密封腔，将封有待焊工件200的密封体100放入加热炉300内，并控制供气装置和加热系统400按特定的条件工作，便能够实现对待焊工件200的扩散焊接，操作简单，对加热炉300的要求较低，且不涉及液压系统和复杂的动密封结构，维护起来较容易较低，而且还不易发生故障。

上述步骤S106具体可包括以下步骤：启动抽真空装置，对密封腔和加热炉300抽真空，当密封腔内的真空度达到第一设定真空度，且加热炉300内的真空度达到第二设定真空度时，控制抽真空装置对密封腔保压，并停止对加热炉300抽真空。

需要说明的是，利用抽真空装置对密封腔持续抽真空保压，可保证密封腔内的真空度，提高待焊工件200的真空扩散焊的焊接效果。利用抽真空装置对加热炉300抽真空，可将加热炉300内的含有氧气等活性成分的空气抽出，缓解加热炉300内的部件在高温环境下与空气中的氧气等成分发生反应的问题。

在步骤S112中，使加热炉300放气的同时，还控制抽真空装置停止对密封体100抽真空。

综上所述，本发明实施例公开了一种扩散焊工装、扩散焊设备及扩散焊方法，其克服了传统的扩散焊设备的诸多技术缺陷。本发明实施例提供的扩散焊工装、扩散焊设备及扩散焊方法，能够简化扩散焊相关结构，无需设置真空度较高的真空室，也无需设置液压系统，更无需设置复杂的动密封结构，从而，降低了维护成本，操作简单，而且还不易发生故障。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种扩散焊工装，其特征在于，包括密封体(100)；

所述密封体(100)包括基体(110)和密封板(120)，所述基体具有空腔和用于供待焊工件放入空腔的敞口，所述密封板(120)密封盖合于所述基体(110)的敞口处，形成密封腔，所述密封腔用于放置并锁定待焊工件(200)；

所述密封板(120)用于压紧待焊工件(200)的焊接面，所述密封板(120)的刚度小于所述基体(110)的刚度。

2.根据权利要求1所述的扩散焊工装，其特征在于，所述密封板(120)与待焊工件(200)之间设置有垫板(130)，所述垫板(130)的两个板面分别与所述密封板(120)和待焊工件(200)抵接。

3.根据权利要求1所述的扩散焊工装，其特征在于，所述密封体(100)上开设有第一抽气口(111)，所述第一抽气口(111)用于与抽真空装置相连。

4.根据权利要求1所述的扩散焊工装，其特征在于，所述基体具有两个相对设置的敞口，所述密封板(120)包括两个，两个所述密封板分别密封盖合于所述基体的两个敞口处；

和/或，所述密封板(120)的板面与待焊工件(200)的焊接面平行；

和/或，所述密封板(120)的边缘与所述基体(110)焊接密封。

5.一种扩散焊设备，其特征在于，包括加热炉(300)和权利要求1-4任一项所述的扩散焊工装，所述加热炉(300)内安装有加热系统(400)，所述密封体(100)用于放置到所述加热炉(300)内，所述加热炉(300)上开设有充气口(310)，所述充气口(310)用于与供气装置相连。

6.根据权利要求5所述的扩散焊设备，其特征在于，所述供气装置用于供给惰性气体，所述加热炉(300)上还开设有第二抽气口(320)，所述第二抽气口(320)用于与所述抽真空装置相连。

7.根据权利要求6所述的扩散焊设备，其特征在于，所述加热炉(300)包括上炉体(330)、下炉体(340)和举升装置，所述上炉体(330)能够与所述下炉体(340)扣合密封，所述举升装置与所述上炉体(330)相连，用于抬升所述上炉体(330)，使所述上炉体(330)与所述下炉体(340)分离；

和/或，所述加热炉(300)上开设有压力检测口(360)，所述压力检测口(360)的外侧安装有压力表，所述压力表用于与检测所述加热炉(300)内的气压。

8.根据权利要求5-7任一项所述的扩散焊设备，其特征在于，所述加热炉(300)的壳体为夹层结构，所述壳体的夹层内用于通入冷却水；

和/或，所述加热炉(300)的壳体内侧上敷设有保温层；

和/或，所述加热炉(300)内设置有载物台(350)，所述载物台(350)用于承载所述扩散焊工装；

和/或，所述加热炉(300)内能够放置一个或多个所述扩散焊工装；

和/或，所述加热系统(400)包括加热丝(410)和测温传感器(420)，所述测温传感器(420)与所述加热丝(410)电连接。

9.一种扩散焊方法，其特征在于，应用于权利要求5-8任一项所述的扩散焊设备，所述扩散焊方法包括：

将待焊工件(200)由基体(110)的敞口放入空腔内，将密封板(120)密封盖合在基体(110)的敞口处；

将封有待焊工件(200)的密封体(100)放入加热炉(300)内；

使密封腔形成真空密封腔；

启动供气装置，往加热炉(300)内充入气体，当加热炉(300)内的压力上升到设定压力阈值时，控制供气装置保压，使密封体(100)与加热炉(300)形成压差；

启动加热系统(400)，使加热炉(300)升温，当加热炉(300)内的温度上升到第一设定温度阈值时，控制加热系统(400)保温；

在加热系统(400)保温时长达到预定时长后，控制加热系统(400)降温，当加热炉(300)内的温度下降到第二设定温度阈值时，控制供气装置停止供气，并使加热炉(300)放气；

将封有已焊工件的密封体(100)从加热炉(300)内取出，将密封体(100)的密封板(120)拆下，取出已焊工件。

10.根据权利要求9所述的扩散焊方法，其特征在于，所述使密封腔形成真空密封腔的步骤包括：启动抽真空装置，对密封腔和加热炉(300)抽真空，当密封腔内的真空度达到第一设定真空度，且加热炉(300)内的真空度达到第二设定真空度时，控制抽真空装置对密封腔保压，并停止对加热炉(300)抽真空；

所述使加热炉(300)放气的步骤还包括：控制抽真空装置停止对密封腔抽真空。

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