CN202963709U - 一种适用于镁合金氩气保护高频感应钎焊的装置 - Google Patents
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Abstract
一种适用于镁合金氩气保护高频感应钎焊的装置，其特征在于：它包括构成氩气保护钎焊室（2）的石英玻璃管（3），环绕石英玻璃管设置的高频感应加热线圈（14），以及置于氩气保护钎焊室（2）内的镁合金钎焊工件工作平台（6），放置在镁合金钎焊工件工作平台（6）上的安装有温度探测头的镁合金钎焊工件工装卡具（1）；所述石英玻璃管（3）的一端以与工作平台垂直固定支撑（4）密配合的方式相结合，另一端安装有密封端盖（10），在工作平台垂直固定支撑（4）上设置有与石英玻璃管内腔构成的氩气保护钎焊室（2）相连通的氩气出气孔，在密封端盖（10）上设置有通过管路与氩气储存气瓶（12）相连的氩气进气孔（11）；所述温度探测头以电连接的方式与设置在石英玻璃管外的热电偶（13）连接。
Description
技术领域
本实用新型涉及镁及镁合金焊接领域，尤其是涉及一种镁合金氩气保护高频感应钎焊的装置。
背景技术
镁元素在地壳中的储藏量较为丰富，其储量约为2.5%，仅次于铝和铁元素。镁元素的晶体结构为密排六方晶格，密度约为1.738g/cm3，熔点为650℃。
镁具有低密度、高比强度、高比刚度、良好的阻尼减震性、导热性、可切削加工性和可回收性等特点，被称为二十一世纪的“绿色”工程材料。因此，镁及其镁合金在航空航天、交通运输和电子工业等领域有着重要的应用价值。
随着许多金属矿产资源的日益枯竭，镁以其资源丰富而日益受到重视，镁及其镁合金与其它金属相比所具有的一系列优点，使其在交通运输、电子电器、航空航天和国防军事工业等领域具有极其重要的应用价值和广阔的应用前景，特别是结构轻量化技术和环保问题的需求更加刺激了镁工业的发展。
目前，镁及镁合金材料的研究、开发和应用，已成为世界性的课题与普遍关注的热点。特别是二十世纪八十年代以来，出于对环境和能源问题的考虑，工业发达国家相继制定了各自的镁研究计划，并投入了巨额资金开展研究。
镁及镁合金的钎焊可以采用的钎焊方法有火焰钎焊、炉中钎焊、浸渍钎焊、感应钎焊和超声波钎焊。
目前镁合金钎焊的难点是：Mg对氧的亲和力极大，在空气中极易形成MgO、Mg3N2、Mg(OH)2。钎焊过程中，氧化物会阻碍润湿和漫流，增大了钎料和母材间的界面张力，阻碍着钎料和母材的润湿和结合，导致镁合金钎焊部位很容易产生氧化、裂纹、氧化物夹渣、虚焊、未焊上等焊接缺陷。美国焊接学会编写的《钎焊手册》列举的目前可用于镁合金钎焊的商业钎料有：BMg-1、BMg-2a(美国试验材料学会牌号分别是AZ92A和AZ125)。以上两种钎料都适合于火焰钎焊、炉中钎焊和浸渍钎焊。但这两种钎料熔点较高，配以的钎剂熔点温度也较高(约538℃)，超过大多镁合金的燃点及熔点温度，因此只适于钎焊AZ10A、K1A及M1A等少量几种镁合金，并不适于钎焊得到应用的如Mg-Al-Zn系等镁合金。中国机械工程学会焊接学会编写的《焊接手册》中有关镁合金的钎焊仅列举了Mg-Al-Zn钎料，其成分为Al12%、Zn0.5%、Be0.005%、Mg余量，其他相关内容极少。
镁及镁合金的钎焊可以采用火焰钎焊、炉中钎焊、盐浴钎焊和超声波钎焊等方法。火焰钎焊的设备简单、燃气来源广、灵活性大、应用范围很广，主要用于钎焊小型焊件和单件生产，但钎焊时的加热温度难以掌握，而且对操作者的经验要求较高。盐浴钎焊具有加热快而均匀、焊件不易变形、去膜充分的优点，因而焊件质量好、生产效率高，特别适合于大批量生产，尤其适用于高密集结构钎缝的焊接，盐浴钎焊一般使用箔状钎料。其不足之处在于：首先，由于加热工件和去氧化膜都靠熔盐进行，对于结构复杂的工件，进盐和出盐都比较困难，这样就给结构设计和加工工艺带来限制，使其复杂化，而且不容易保证焊接质量；其次，由于特定的使用环境和使用寿命要求，有些产品对耐蚀性要求比较高，而盐浴钎焊后工件内残留大量的钎剂，需要很长的清洗时间；另外，盐浴钎焊设备投资大，工艺复杂，生产周期长。炉中钎焊的设备投资小，钎焊工艺简单，操作方便。但是这种方法加热慢，在空气中加热时工件表面容易氧化，尤其在温度高时更为显著，不利于钎剂的去除氧化膜，而且在加热过程中，钎剂会因空气中的水分而失效。
镁及镁合金的超声波钎焊时效率较高，但是钎焊工件容易产生钎缝飞边、钎料被震飞、钎焊钎缝不均匀等现象，设备价格高，镁合金钎焊大型工件很难实施超声波钎焊，且钎焊过程中没有惰性气体保护，钎焊时钎焊部位以及钎焊母材在钎焊加热时易氧化，极易形成钎焊缺陷，钎焊出来的产品中常有在钎焊部位出现裂纹、氧化物夹渣、虚焊、未焊上等焊接缺陷，使得镁合金钎焊产品的成品率较低，从而造成生产效率和能源的极大浪费。由于镁的蒸气压高，在真空中容易挥发，如果在真空中钎焊的话，镁合金钎焊母材会大量蒸发，使得镁合金母材变形、体积减少、甚至消失。所以镁合金很难在使用真空钎焊方法条件下对镁合金实施真空钎焊。
发明内容
本实用新型的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种适用于镁合金氩气保护高频感应钎焊的装置。
本实用新型的目的可通过下述技术措施来实现：
本实用新型的镁合金氩气保护高频感应钎焊装置包括构成氩气保护钎焊室的石英玻璃管，环绕石英玻璃管设置的高频感应加热线圈，以及置于氩气保护钎焊室内的镁合金钎焊工件工作平台，放置在镁合金钎焊工件工作平台上的安装有温度探测头的镁合金钎焊工件工装卡具；所述石英玻璃管的一端以与工作平台垂直固定支撑密配合的方式相结合，另一端安装有密封端盖，在工作平台垂直固定支撑上设置有与石英玻璃管内腔构成的氩气保护钎焊室相连通的氩气出气孔，在密封端盖上设置有通过管路与氩气储存气瓶相连的氩气进气孔；所述温度探测头以电连接的方式与设置在石英玻璃管外的热电偶连接。
本实用新型所述工作平台垂直固定支撑的下端安装在水平设置的钎焊装置固定支架上，石英玻璃管的悬臂端通过支撑件架放在钎焊装置固定支架上；所述镁合金钎焊工件工作平台以与水平、悬臂的方式设置在氩气保护钎焊室内，固定端与工作平台垂直固定支撑相结合。
本实用新型利用所述装置进行镁合金氩气保护高频感应钎焊的方法包括下述步骤：
a、将待钎焊的镁合金工件的表面和镁合金钎料表面清洗干净；
b、将待焊镁合金钎焊工件放置在镁合金钎焊工件工装卡具上并固定牢固，然后将干净的片状或粉状镁合金钎料和钎剂一起放置在待钎焊搭接部位；然后将其整体放入氩气保护钎焊室的镁合金钎焊工件工作平台上，同时将石英玻璃管外的高频感应加热线圈移动至待钎焊镁合金工件的对应钎焊位置；
c、将热电偶的温度探测头固定安装在待钎焊镁合金工件的对应钎焊位置，以利于钎焊时可以精确控制钎焊温度；
d、将密封端盖安装在石英玻璃管的端面，检查密封端面并使端面密封；
e、石英玻璃管两端已经被完全密封后，将氩气以100ml/min的流量从氩气进气孔导入氩气保护钎焊室内部并将其充满，充满后氩气从氩气出气孔排出，这时氩气保护钎焊室内部充满的全是钎焊保护气体氩气；
f、待氩气保护钎焊室内部充满氩气后；将氩气流量控制在30ml/min即可，然后通电使得高频感应钎焊装置的加热线圈工作加热镁合金钎焊工件，工作频率为50kHz，加热功率保持在40kW左右；
g、将高频感应钎焊装置中的待焊镁合金钎焊工件加热2-3分钟左右；热电偶的温度应控制在500℃-530℃，超过530℃应立即停止加热，镁合金钎料这时已经开始熔化并润湿母材镁合金，这时依靠余热将熔化的镁合金钎料和母材镁合金进行充分的合金化作用，从而将镁合金钎焊工件钎焊牢固连接；
h、钎焊作业完成后，氩气保护钎焊室的氩气持续送入氩气，直到氩气保护钎焊室的温度降至室温；将待焊镁合金钎焊工件以及镁合金钎焊工件工装卡具从氩气保护钎焊室内取出，然后卸下钎焊好的镁合金钎焊工件即可。
本实用新型的有益效果如下：
1、用于本实用新型采用的石英玻璃管作为氩气保护钎焊室，在镁合金钎焊过程中的一切情况都可以从石英玻璃管外观察到，有什么情况以便于可以立即采取相应的措施。使得高频感应钎焊装置操作简单、易控制、成本低、加热快、效率高、高频感应钎焊工艺对母材性能影响小，只对钎焊部位感应加热，对非钎焊部位不加热，所以对镁合金母材的热影响很小；
2、采用结构简单的氩气保护高频感应钎焊装置解决了镁合金钎焊部位容易出现氧化、裂纹、氧化物夹渣、虚焊、未焊上等焊接缺陷的问题，由于氩气保护高频感应钎焊装置中的氩气保护钎焊室中的氩气是处于流动的状态，氩气从进气孔导入氩气保护钎焊室内部并将其完全充满，充满后氩气从氩气出气孔排出，这时氩气保护钎焊室内部充满的全是新鲜纯净的保护气体氩气。这样使得在氩气保护钎焊室中的镁合金钎焊工件周围始终保持大量纯净的氩气，这样在镁合金钎焊过程中就可以避免钎焊工件部位出现氧化、裂纹、氧化物夹渣、虚焊、未焊上等焊接缺陷问题。使镁合金工件的钎焊部位容易出现的裂纹、氧化物夹渣、虚焊、未焊上等焊接缺陷问题被严格控制，大幅度提高了镁合金钎焊工件的钎焊性能和质量，提高了镁合金钎焊的钎焊效率和成品率，达到了节约资源的目的。
附图说明
图1是本实用新型的钎焊装置的结构示意图。
具体实施方式
本实用新型以下将结合实施例（附图）作进一步描述：
如图1所示，本实用新型的适用于镁合金氩气保护高频感应钎焊的装置包括构成氩气保护钎焊室（2）的石英玻璃管（3），环绕石英玻璃管设置的高频感应加热线圈（14），以及置于氩气保护钎焊室（2）内的镁合金钎焊工件工作平台（6），放置在镁合金钎焊工件工作平台（6）上的安装有温度探测头的镁合金钎焊工件工装卡具（1）；所述石英玻璃管（3）的一端以与工作平台垂直固定支撑（4）密配合的方式相结合，另一端安装有密封端盖（10），在工作平台垂直固定支撑（4）上设置有与石英玻璃管内腔构成的氩气保护钎焊室（2）相连通的氩气出气孔（5），在密封端盖（10）上设置有通过管路与氩气储存气瓶（12）相连的氩气进气孔（11）；所述温度探测头以电连接的方式与设置在石英玻璃管外的热电偶（13）连接；所述工作平台垂直固定支撑（4）的下端安装在水平设置的钎焊装置固定支架（7）上，石英玻璃管的悬臂端通过由石英玻璃管支撑板（8）、 石英玻璃管支撑酚醛塑料（9）组成的支撑件架放在钎焊装置固定支架（7）上；所述镁合金钎焊工件工作平台（6）以与水平、悬臂的方式设置在氩气保护钎焊室（2）内，固定端与工作平台垂直固定支撑（4）相结合。
本实用新型以下以钎焊镁合金AZ61薄板为例来详细说明使用本实用新型的氩气保护高频感应钎焊装置钎焊镁合金工件的方法如下：
a、将待钎焊的镁合金AZ61薄板的表面用稀盐酸清洗，去除表面氧化物，如果有油污，可以用丙酮擦拭清洗干净，镁合金钎料先用砂纸打磨以去除表面氧化膜，再用丙酮擦掉油污；
b、将待焊镁合金AZ61薄板放置在放置在镁合金钎焊工件工装卡具（1）上并固定牢固，将干净的片状镁合金锌基钎料和钎剂QJ203粉末一起放置在待钎焊搭接部位；然后将其整体放入氩气保护钎焊室（2）的镁合金钎焊工件工作平台（6）上，同时将石英玻璃管（3）外的高频感应加热线圈（14）移动至待钎焊镁合金工件的对应钎焊位置；
c、将热电偶（13）的温度探测头固定安装在待钎焊镁合金工件的对应钎焊位置，以利于钎焊时可以精确控制钎焊温度；
d、将密封端盖（10）安装在石英玻璃管（3）的端面，检查密封端面并使端面密封；
e、石英玻璃管（3）两端已经被完全密封后，将氩气以100ml/min的流量从氩气进气孔（11）导入氩气保护钎焊室（2）内部并将其充满，充满后氩气从氩气出气孔（5）排出，这时氩气保护钎焊室（2）内部充满的全是钎焊保护气体氩气；
f、待氩气保护钎焊室（2）内部充满氩气后；将氩气流量控制在30ml/min即可，然后通电使得高频感应钎焊装置的加热线圈工作加热镁合金钎焊工件AZ61B薄板，高频感应钎焊装置的工作频率为50kHz，加热功率保持在40kW左右；
g、将高频感应钎焊装置中的待焊镁合金钎焊工件镁合金AZ61B薄板加热2-3分钟左右；热电偶（13）的温度应控制在500℃-530℃，超过530℃应立即停止加热，低于500℃应继续加热，如此反复；镁合金锌基钎料这时已经开始熔化并润湿母材镁合金AZ61B薄板，这时依靠余热将熔化的镁合金锌基钎料和母材镁合金AZ61B薄板进行充分的合金化作用，从而将镁合金钎焊工件钎焊连接；
h、钎焊作业完成后，氩气保护钎焊室（2）的氩气持续送入氩气，直到氩气保护钎焊室（2）的温度降至室温；将待焊镁合金钎焊工件以及镁合金钎焊工件工装卡具（1）从氩气保护钎焊室（2）内取出，然后卸下钎焊好的镁合金钎焊工件即可。
Claims (3)
1.一种适用于镁合金氩气保护高频感应钎焊的装置，其特征在于：它包括构成氩气保护钎焊室（2）的石英玻璃管（3），环绕石英玻璃管设置的高频感应加热线圈（14），以及置于氩气保护钎焊室（2）内的镁合金钎焊工件工作平台（6），放置在镁合金钎焊工件工作平台（6）上的安装有温度探测头的镁合金钎焊工件工装卡具（1）；所述石英玻璃管（3）的一端以与工作平台垂直固定支撑（4）密配合的方式相结合，另一端安装有密封端盖（10），在工作平台垂直固定支撑（4）上设置有与石英玻璃管内腔构成的氩气保护钎焊室（2）相连通的氩气出气孔，在密封端盖（10）上设置有通过管路与氩气储存气瓶（12）相连的氩气进气孔（11）；所述温度探测头以电连接的方式与设置在石英玻璃管外的热电偶（13）连接。
2.根据权利要求1所述的镁合金氩气保护高频感应钎焊装置，其特征在于：所述工作平台垂直固定支撑（4）的下端安装在水平设置的钎焊装置固定支架（7）上，石英玻璃管的悬臂端通过支撑件架放在钎焊装置固定支架（7）上。
3.根据权利要求1所述的镁合金氩气保护高频感应钎焊装置，其特征在于：所述镁合金钎焊工件工作平台（6）以与水平、悬臂的方式设置在氩气保护钎焊室（2）内，固定端与工作平台垂直固定支撑（4）相结合。
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