CN114918503A - 一种异种材料真空钎焊结构及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种异种材料真空钎焊结构及方法，所述的结构包括第一工件、第二工件、第三工件，第一工件、第二工件、第三工件装配到工装上，不同工件之间的钎焊部位形成配合面，所述配合面具有不同的配合关系，过渡配合与间隙配合，装在钎焊结构的工装上，在真空炉及保护气体的作用下进行钎焊。本发明提供的钎焊件结构将钎焊零件分为两种配合关系。间隙配合是为了保证钎料在毛细间隙下能够自由的流动，过渡配合是为了防止钎料流出配合部位；工装是为了确保钎焊件的位置一致，保证焊接位置准确；真空炉钎焊是为了保证零件的强度及好的力学性能。

Description

一种异种材料真空钎焊结构及方法

技术领域

本发明涉及异种材料焊接方法，尤其是一种异种材料真空钎焊结构及方法。

背景技术

真空钎焊是在真空状态下，对所需结构件进行加热和保温，使钎料在适宜的温度和时间范围内融化，在毛细力作用下与固态金属充分浸润、溶解、扩散、焊合，达到焊接目的的方法。常用的钎料为膏状或固状。

在液压技术领域，阀类产品需要使用不同材质的金属联结、密封，联结部位必须强度高、密封性好，保证系统运行时不泄露、不脱离。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种异种材料真空钎焊结构及方法。

本发明的技术方案为：一种异种材料真空钎焊结构，所述的结构包括第一工件、第二工件、第三工件，所述的第三工件与第二工件、以及所述的第二工件与第一工件之间进行钎焊，且所述的第三工件与第二工件之间为过渡配合与间隙配合，其中，间隙配合是为了让钎料在毛细间隙中流动，过渡配合是为了阻止钎料的漫流；

所述的第二工件与第一工件之间间隙配合；且所述的第二工件与第一工件的配合处有小空隙，用于存储钎料；所述的第二工件与第一工件配合端面顶部存在倒角，用于存储钎料；配合底部存在小角度的倒边，便于钎料流动；

作为优选的，所述的第一工件、第二工件、第三工件通过工装实现定位和固定，且所述的工装上设置有通孔，所述的通孔与真空炉内部连通。

作为优选的，所述的真空炉内压力为0.01pa，氮气作为保护性气体。

作为优选的，所述的第三工件与第二工件的末端为过渡配合，其余焊接位置为间隙配合。

作为优选的，所述的第三工件上具有滚花，通过所述的滚花存储钎料，滚花底部存在倒角，便于钎料流动。

作为优选的，所述的第三工件上还具有多处用于存储钎料的间隙，通过所述的间隙让钎料在变成液体时流动更加均匀。

作为优选的，所述的第二工件上具有多处用于存储钎料的倒角和间隙，以让钎料在变成液体时流动更加均匀；所述的第二工件底部具有倒边，便于钎料在熔融状态下更快速的流动。

作为优选的，所述的间隙配合的间隙为0.05-0.08mm。

作为优选的，本发明还提供一种异种材料真空钎焊方法，包括以下步骤：

S1)、根据零件所需的力学性能、导磁效果、不导磁选取合适的材料；

S2)、对第一工件、第二工件、第三工件进行加工处理，同时保证工装的同心度0.05mm，圆角面、斜面保证跳动值、圆度0.1mm，通孔不宜太小；保证第一工件焊接位置的同心度要求，形状公差小于0.02mm；根据间隙大小计算出所需钎料的体积，确定装钎料位置倒角大小；

S3)、在间隙配合处内部的凹槽中沿着周向涂满钎料，在间隙配合的顶部沿着周向预留位置涂满钎料，间隙处不需要涂钎料；

S4)、将涂好钎料的第一工件、第二工件、第三工件装配进工装中；根据零件所需焊接长度，加工所需的尺寸，钎焊工件的钎焊长度应小于15mm，且间隙应小于0.1mm；

S5)、将工件装配完成，放入真空炉中，压力为0.01Pa，温度为970-1000℃下真空10min，温度降至常温后出炉；

S6)、钎焊保证工件尺寸不变形，钎焊完成对工件进行表面处理，同时钎焊完成后，将工件进行耐压测试，液压泵加压至60MPa，保持5min以上。

作为优选的，预留钎料的倒角槽与凹槽总体积为总间隙体积的1.2-1.3倍，预留倒角槽涂满即可。

作为优选的，第一工件与第二工件的焊接长度为6mm，第二工件与第三工件焊接长度为10mm，间隙为0.08mm，过渡配合，配合间隙为-0.01～0.01mm。

作为优选的，步骤S5)中，真空焊接程序为：

将真空炉中的压力降为0.01Pa，并一致保持此真空度；

在60min内，将温度从常温加热到500℃，保持500℃温度20min，在12min内加热至666℃，保持666℃温度15min，在22min内加热至熔点温度，保持熔点温度20min，在15min内加热至1000℃，保持10min，最后随炉冷却至300℃，风扇冷却至常温出炉。

本发明的有益效果为：

1、本发明通过在零件的顶部预设倒角凹槽，用于填充钎料，在满足钎料的情况下，减少钎料的浪费；

2、本发明通过在零件的底部倒了一个很小角度的倒角，便于钎料在底部的流动，同时挖了一个凹槽，保证底部钎料在毛细力的作用下，使钎料能够均匀的铺在零件周向位置；

3、本发明通过间隙配合，减少钎料在高温及毛细力作用下从间隙漫流出去，过渡配合保证在零件在装配时不发生变形；真空钎焊件能够短时间内承受60Mpa的高压而不泄露、变形。

附图说明

图1为本发明装配的结构图；

图2为本发明工件过渡配合的放大图；

图3为本发明工件结构的小倒角放大图；

图4为本发明工件的预留倒角放大图；

图5为本发明工件的钎焊完成截面图；

图6为本发明第一工件的结构示意图；

图7为本发明第二工件的结构示意图；

图8为本发明第三工件的结构示意图；

图9为本发明工装的结构示意图；

图，1-工装，2-第一工件，3-第二工件，2-第三工件；

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

下述实施例中，所述的第一工件2可以为阀座，所述的第二工件3可以为导套，所述的第三工件4可以为电磁座。

实施例1

如图1-9所示，本实施例提供一种异种材料真空钎焊结构，所述的结构包括第一工件2、第二工件3、第三工件4，所述的第三工件4与第二工件3、以及所述的第二工件3与第一工件2之间进行钎焊，且所述的第三工件4与第二工件3之间为过渡配合与间隙配合，其中，所述的间隙配合是为了让钎料在毛细间隙中流动，过渡配合是为了阻止钎料的漫流；且所述的第三工件5与第二工件3的末端为过渡配合，其余焊接位置为间隙配合。

所述的第二工件3与第一工件2之间为间隙配合；且所述的第二工件3与第一工件2的配合处有小空隙，用于存储钎料；所述的第二工件3与第一工件2配合端面顶部存在倒角，用于存储钎料；第二工件3与第一工件2配合处的底部存在小角度的倒边，便于钎料流动；

作为本实施例优选的，所述的第一工件2、第二工件3、第三工件4通过工装1实现定位和固定，且所述的工装1上设置有通孔，所述的通孔与真空炉内部连通。所述的真空炉内压力为0.01pa，氮气作为保护性气体。

作为本实施例优选的，所述的第三工件4上具有滚花，通过所述的滚花存储钎料，滚花底部存在倒角，便于钎料流动。

作为本实施例优选的，所述的第三工件4上还具有多处用于存储钎料的间隙，通过所述的间隙让钎料在变成液体时流动更加均匀。

作为本实施例优选的，所述的第二工件3上具有多处用于存储钎料的倒角和间隙，以让钎料在变成液体时流动更加均匀；所述的第二工件3的底部具有倒边，便于钎料在熔融状态下更快速的流动。

作为本实施例优选的，所述的间隙配合的间距为0.05-0.08mm。

实施例2

本实施例提供一种异种材料真空钎焊方法，本实施例中具有3个工件、以及用定位装配工装。具体包括以下步骤：

S1)、根据零件所需的力学性能、导磁效果、不导磁选取合适的材料；

S2)、对第一工件2、第二工件3、第三工件4进行加工处理，如图9所示，同时保证工装1的同心度0.05mm，圆角面、斜面保证跳动值、圆度0.1mm，通孔不宜太小；如图6所示，保证第一工件2焊接位置的同心度要求，形状公差小于0.02mm；根据间隙大小计算出所需钎料的体积，确定装钎料位置倒角大小；倒角大小由预留的间隙计算加工大小，保证注射的钎料足够用于钎焊；

如图7所示，第二工件3的凹槽用车刀加工时需保证加工尺寸，车出来的尺寸避免尺寸超差，保证钎料的用量满足要求；钎焊倒角处的加工需注意倒角不宜过大，倒角过小会导致注射的钎料量过少，影响钎焊效果，倒角过大会导致钎料漫流到零件表面，影响零件表面；

如图8所示，第三工件4的滚花深度保证相同，过渡配合处的尺寸精车车出，第三工件4的凹槽加工需保证尺寸公差，钎焊连接处的公差保证符合设计要求，过渡配合的公差需保证符合要求，过盈配合会导致装配零件时零件发生变形，间隙配合会导致钎料发生漫流现象；

工件全部加工完成后进行清洗，主要是清洗油污、脏污、保持干燥。

S3)、在间隙配合处内部的凹槽中沿着周向涂满钎料，在间隙配合的顶部沿着周向预留位置涂满钎料，间隙处不需要涂钎料；

S4)、将涂好钎料的第一工件2、第二工件3、第三工件4装配进工装1中；装配时，先将第二工件3装配进工装1中，第三工件4的凹槽涂满钎料，然后再将第三工件4装入第二工件3中，将第三工件4的凹槽涂满钎料在装配进工装中，最后在零件表面的倒角槽中沿着周向方向注射钎料，直至填满倒角槽；根据工件所需焊接长度，加工所需的尺寸，钎焊工件的钎焊长度应小于15mm，且间隙应小于0.1mm；

S5)、将工件装配完成，放入真空炉中，压力为0.01Pa，温度为970-1000℃下真空10min，温度降至常温后出炉；

具体为：在60min内，将温度从常温加热到500℃，保持500℃温度20min，在12min内加热至666℃，保持666℃温度15min，在22min内加热至熔点温度，保持熔点温度20min，在15min内加热至1000℃，保持10min，最后随炉冷却至300℃，风扇冷却至常温出炉

S6)、钎焊保证工件尺寸不变形，钎焊完成对工件进行表面处理，同时钎焊完成后，将工件进行耐压测试，液压泵加压至60MPa，保持5min以上。

作为本实施例优选的，预留钎料的倒角槽与凹槽总体积为总间隙体积的1.2-1.3倍，预留倒角槽涂满即可。

作为本实施例优选的，第一工件与第二工件的焊接长度为6mm，第二工件与第三工件焊接长度为10mm，间隙为0.08mm，过渡配合，配合间隙为-0.01～0.01mm。

上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理和最佳实施例，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (10)

1.一种异种材料真空钎焊结构，所述的结构包括第一工件、第二工件、第三工件，其特征在于：所述的第三工件与第二工件、以及所述的第二工件与第一工件之间进行钎焊，且所述的第三工件与第二工件之间为过渡配合与间隙配合，其中，间隙配合是为了让钎料在毛细间隙中流动，过渡配合是为了阻止钎料的漫流；

所述的第二工件与第一工件之间间隙配合；且所述的第二工件与第一工件的配合处有小空隙，用于存储钎料；所述的第二工件与第一工件配合端面顶部存在倒角，用于存储钎料；配合底部存在小角度的倒边，便于钎料流动。

2.根据权利要求1所述的一种异种材料真空钎焊结构，其特征在于：所述的间隙配合的间隙为0.05-0.08mm。

3.根据权利要求1所述的一种异种材料真空钎焊结构，其特征在于：所述的第一工件、第二工件、第三工件通过工装实现定位和转配，且所述的工装上设置有通孔，所述的通孔与真空炉内部连通；所述的真空炉内压力为0.01pa，氮气作为保护性气体。

4.根据权利要求3所述的一种异种材料真空钎焊结构，其特征在于：所述的第三工件与第二工件的末端为过渡配合，其余焊接位置为间隙配合。

5.根据权利要求4所述的一种异种材料真空钎焊结构，其特征在于：所述的第三工件上具有滚花，通过所述的滚花存储钎料，滚花底部存在倒角，便于钎料流动；

所述的第三工件上还具有多处用于存储钎料的间隙，通过所述的间隙让钎料在变成液体时流动更加均匀。

6.根据权利要求4所述的一种异种材料真空钎焊结构，其特征在于：所述的第二工件上具有多处用于存储钎料的倒角和间隙，以让钎料在变成液体时流动更加均匀；所述的第二工件底部具有倒边，便于钎料在熔融状态下更快速的流动。

7.一种异种材料真空钎焊方法，所述的方法用于钎焊权利要求1-6任一项所述的结构，其特征在于，包括以下步骤：

S1)、根据零件所需的力学性能、导磁效果、不导磁选取合适的材料；

S2)、对第一工件、第二工件、第三工件进行加工处理，同时保证工装的同心度0.05mm，圆角面、斜面保证跳动值、圆度0.1mm，通孔不宜太小；保证第一工件焊接位置的同心度要求，形状公差小于0.02mm；根据间隙大小计算出所需钎料的体积，确定装钎料位置倒角大小；

S3)、在间隙配合处内部的凹槽中沿着周向涂满钎料，在间隙配合的顶部沿着周向预留位置涂满钎料，间隙处不需要涂钎料；

S4)、将涂好钎料的第一工件、第二工件、第三工件装配进工装中；先将第二工件装配进工装中，第三工件的凹槽涂满钎料，然后再将第三工件装入第二工件中，将第三工件的凹槽涂满钎料在装配进工装中，最后在零件表面的倒角槽中沿着周向方向注射钎料，直至填满倒角槽；

根据零件所需焊接长度，加工所需的尺寸，钎焊工件的钎焊长度应小于15mm，且间隙应小于0.1mm；

S5)、将工件装配完成，放入真空炉中，压力为0.01Pa，温度为970-1000℃下真空10min，温度降至常温后出炉；

S6)、钎焊保证工件尺寸不变形，钎焊完成对工件进行表面处理，同时钎焊完成后，将工件进行耐压测试，液压泵加压至60MPa，保持5min以上。

8.根据权利要求7所述的一种异种材料真空钎焊方法，其特征在于：预留钎料的倒角槽与凹槽总体积为总间隙体积的1.2-1.3倍，预留倒角槽涂满即可。

9.根据权利要求7所述的一种异种材料真空钎焊方法，其特征在于：第一工件与第二工件的焊接长度为6mm，第二工件与第三工件焊接长度为10mm，间隙为0.08mm，过渡配合，配合间隙为-0.01～0.01mm。

10.根据权利要求7所述的一种异种材料真空钎焊方法，其特征在于：步骤S5)中，真空焊接程序为：

将真空炉中的压力降为0.01Pa，并一致保持此真空度；

在60min内，将温度从常温加热到500℃，保持500℃温度20min，在12min内加热至666℃，保持666℃温度15min，在22min内加热至熔点温度，保持熔点温度20min，在15min内加热至1000℃，保持10min，最后随炉冷却至300℃，风扇冷却至常温出炉。

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