沈陽(yáng)北真真空科技有限公司專業(yè)生產(chǎn)真空爐，主營(yíng)真空釬焊爐、真空燒結(jié)爐、氫氣爐等熱處理爐，是國(guó)內(nèi)同產(chǎn)品中，大型的生產(chǎn)廠家之一，免費(fèi)咨詢請(qǐng)撥打：13998872066

   真空釬焊能夠獲得精密光亮的接頭，而且接頭具備優(yōu)良的機(jī)械性能和抗腐蝕性能，與其它釬焊方法相比，在零件氧化和零件變形的控制方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，這些特點(diǎn)對(duì)于風(fēng)冷散熱器，水冷冷板和有特殊要求的箱體、盒體都非常適合，直接可以獲得高精度的零件，質(zhì)量也易于控制，現(xiàn)在真空鋁釬焊在電子產(chǎn)品冷卻系統(tǒng)中的應(yīng)用已十分廣泛。真空釬焊的主要工序包括：零件加加工、釬焊前處理、零件裝配和固定、釬焊、釬焊后處理及質(zhì)量檢驗(yàn)等，每道工序均會(huì)影響最終的釬焊質(zhì)量，下面主要討論真空鋁釬焊夾具設(shè)計(jì)和選擇時(shí)必須考慮的因素。

1 釬焊夾具及其一般設(shè)計(jì)原則

釬焊時(shí)釬焊零件應(yīng)裝配定位，以確保零件之問(wèn)的相互位置和釬焊要求的接頭問(wèn)隙。釬焊夾具要涉及到釬焊零件的固定、裝配、進(jìn)爐、釬焊、出爐整個(gè)過(guò)程．夾具是否合理和實(shí)用直接影響到釬焊質(zhì)量。普通夾具設(shè)計(jì)的原則和要求同樣適用于釬焊夾具的設(shè)計(jì)，如夾具系統(tǒng)要具有一定的精度；夾具系統(tǒng)要具有一定的剛度以克服加工過(guò)程中的變形；夾具系統(tǒng)要具有結(jié)構(gòu)緊湊、形狀簡(jiǎn)單、裝卸方便的特點(diǎn) 除了要考慮以上的原則，釬焊夾具還有它自身的特點(diǎn)，一般來(lái)說(shuō)釬焊夾具設(shè)計(jì)還要考慮如下因素：(1)夾具材料要可以經(jīng)受釬焊溫度，而不喪失強(qiáng)度，不變形和放出氣體，不易與組焊件產(chǎn)生合金反應(yīng)；(2)重視夾具和零件的溫度膨脹和收縮，在釬焊溫度下，要保證釬焊零件具有合適的接頭間隙；(3)夾具要保證釬焊區(qū)的熱傳導(dǎo)，引起的熱量轉(zhuǎn)移對(duì)零件的穩(wěn)定加熱降溫產(chǎn)生干擾最小，并且不妨礙釬料的流動(dòng)。

2 真空鋁釬焊夾具設(shè)計(jì)

2．1 夾具材料的選擇夾具材料選用，最根本就是要保證：在釬焊溫度下，夾具材料的剛性要大于釬焊零件材料，這樣在釬焊過(guò)程中，焊件的變形始終受夾具的限制，焊件及其配合尺寸可以依靠夾具裝配得到保證。真空鋁釬焊工作溫度在600 ℃左右，釬焊時(shí)間3～6小時(shí)，一般情況選擇1Crl8Ni9Ti可以滿足使用要求，1Crl8Ni9Ti屬奧氏體不銹鋼，抗氧化性達(dá)到700℃以上，重要的是在釬焊溫度時(shí)還有足夠的熱強(qiáng)性，剛性遠(yuǎn)大于鋁合金，組織穩(wěn)定，長(zhǎng)期旋用不會(huì)脆化，故而，釬焊夾具基本框架及主要工作部件采用1Crl8Ni9Ti是非常合適的；對(duì)于一些配合尺寸及精度要求高的零件，夾具設(shè)計(jì)必須要涉及螺紋副以及定位孔軸配合，材料選擇不合適，組織接近，熱穩(wěn)定性差，釬焊溫度下夾具零件之間會(huì)有“咬死”現(xiàn)象，而選用鑄鐵與lCrl8Ni9 Fi配合交替使用就可以較好地解決這個(gè)問(wèn)題。

2．2 要考慮熱變形的影響

釬焊夾具及零件在釬焊溫度下產(chǎn)生熱變形對(duì)釬焊過(guò)程的影響應(yīng)該著重予以考慮。由于夾具和釬焊零件的材料不同，熱膨脹系數(shù)不同，在加熱的情況下，會(huì)產(chǎn)生膨脹量差，釬焊零件會(huì)產(chǎn)生變形，夾具的目的就是讓釬焊件隨夾具的變形而變形，一般來(lái)說(shuō)，主要對(duì)釬焊件平面度、垂直度、焊縫間隙有要求．其它要求不十分嚴(yán)格的零件，采用強(qiáng)制變形夾具可以滿足使用要求；但是對(duì)于某些外形尺寸、配合尺寸精度要求比較高的零件，采用強(qiáng)制變形夾具就不能滿足使用要求了，必須考慮在強(qiáng)制變形夾具的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)部分彈性元件組成柔性?shī)A具系統(tǒng)，彈性元件一般采用高溫彈簧或彈性?shī)A頭，經(jīng)過(guò)膨脹量差的計(jì)算，控制彈性元件的變形范圍，這樣既可以對(duì)釬焊件保持必要的壓力，又解決了膨脹量差的問(wèn)題。

如圖1所示，

零件為箱式釬焊件，上下導(dǎo)軌板與前后支撐框組成一個(gè)可拔插插件的箱體，上下蓋板與上下導(dǎo)軌板之間放置波紋板起到散熱作用?？傮w而言此零件有一個(gè)顯著地要求，尺寸精度及裝配精度要求高，成型后不經(jīng)過(guò)加工，上下導(dǎo)軌板之間插槽定位精度不超過(guò)0．15mm，上下間距尺寸精度不超過(guò)0．2 mm，插件需拔插自如。在實(shí)際生產(chǎn)中經(jīng)過(guò)對(duì)夾具及焊件材料熱膨脹量精確地分析計(jì)算，設(shè)計(jì)彈性不銹鋼墊和鋼性C形夾配合使用，消除了熱膨脹差對(duì)釬焊的影響。如圖1夾具系統(tǒng)所示，箱體周邊上下依靠小的剛性C形夾及墊板夾緊，箱體上下四個(gè)角在整個(gè)高度上用C形夾及彈性元件整體夾緊。按照兩種材料熱膨脹系數(shù)計(jì)算產(chǎn)生的膨脹量差。

計(jì)算公式為：

△L=L× △T× △ =L× △T×( a2一 a1)

其中：△ 是熱膨脹產(chǎn)生變化的膨脹量差；L是夾持距離；△T是釬焊溫度減去室溫，這里取570℃～580℃；a2是夾持件平均熱膨脹系數(shù)，℃； a1是被夾持件平均熱膨脹系數(shù)，℃。箱體總高為410 mm，四周小夾頭夾持距離為35～ 40 mm。經(jīng)過(guò)計(jì)算，箱體總高度方向夾持后受熱產(chǎn)生間隙量為一2.38 mm，四周小夾頭夾持后受熱產(chǎn)生間隙量為一0.19 mm(間隙量為負(fù)值說(shuō)明加熱膨脹后被夾持物長(zhǎng)度大于夾頭夾持間距)。在小C形夾頭夾持位置受熱后間隙為0．19 mm，分析認(rèn)為：此處包括兩個(gè)釬焊面，由于釬焊料填充接頭間隙。每一個(gè)釬焊面存在0．10 mm的塌陷，兩項(xiàng)相抵，采用剛性?shī)A頭是可行的；而箱體整體高度上受熱后間隙為2．38 mm，減去四個(gè)釬焊面塌陷，還存在的間隙為2 mm左右，如果間隙調(diào)整太大，受熱后夾持物不能有效夾緊，釬焊需要間隙無(wú)法保證，易于產(chǎn)生焊接不充分或焊縫明顯不均勻的現(xiàn)象；如果間隙調(diào)整太小，受熱后夾頭形變量不能滿足焊件的形變要求，箱體會(huì)因夾持物限制而變形，即四角支撐柱由于熱膨脹空間不足而產(chǎn)生彎曲或扭曲變形，造成零件報(bào)廢。通過(guò)自制不銹鋼彈簧墊(圖中件10)(彈簧墊的變形量控制在2 mm)的配合使用較好地解決了這個(gè)問(wèn)題，釬焊件焊接充分，包括上下四角部分焊縫均勻一致，符合設(shè)計(jì)要求。

2．3 夾具要充分考慮到釬焊件加散熱均勻性的要求釬焊時(shí)零件的加熱和冷卻速度也是重要的工藝參數(shù)，鋁的真空釬焊，真空度控制在3×10ˉ3Pa左右，采用輻射加熱，就是為了保證在釬焊過(guò)程中加熱散熱是一個(gè)均勻的過(guò)程，這樣焊件的變形可以減少到最低，易于保證焊件的尺寸精度。

如圖2所示為鋁釬焊熱循環(huán)溫度曲線 如果加熱過(guò)快，會(huì)使焊件內(nèi)溫度不均勻而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，加熱過(guò)慢又會(huì)造成例如母材晶粒長(zhǎng)大，釬料低沸點(diǎn)組元蒸發(fā)以及金屬氧化釬劑分解等有害過(guò)程的急劇發(fā)展,焊件的冷卻速度對(duì)于接頭質(zhì)量也有直接的影響，過(guò)慢的冷卻可能引起母材晶粒長(zhǎng)大，加快冷卻速度有利于細(xì)化釬縫組織提高接頭強(qiáng)度，但冷卻過(guò)快可能使焊件因形成過(guò)大的熱應(yīng)力而產(chǎn)生裂紋，或釬縫過(guò)速凝固使氣體不及逸出而產(chǎn)生氣孔。在焊件的溫度控制方面以上述曲線為基準(zhǔn)，在釬焊中都可以取得很好的效果，曲線中加熱速率主要由焊件的材料形狀及結(jié)構(gòu)尺寸來(lái)決定，也與使用釬料的形式及釬料的結(jié)晶溫度范圍有直接關(guān)系。但是如果釬焊夾具忽略了散熱性要求，限制了零件的熱交換，釬焊件焊縫質(zhì)量就難以保證。

如圖3所示釬焊零件是一個(gè)由上下導(dǎo)軌板及左右側(cè)板通過(guò)釬焊連接而成的盒體，此零件不僅要求成型后插件拔插方便，而且對(duì)于盒體有氣密性要求，這樣在對(duì)釬焊精度有很高要求的同時(shí)，也提高了兩側(cè)焊縫的焊接標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)際釬焊過(guò)程中，經(jīng)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)焊件存在氣密檢驗(yàn)不合格現(xiàn)象，這就是說(shuō)焊縫的質(zhì)量不達(dá)標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過(guò)分析，確認(rèn)是釬焊夾具設(shè)計(jì)不合理，夾具限制了釬焊區(qū)的熱傳導(dǎo)進(jìn)而影響了焊縫質(zhì)量，在夾具設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有考慮散熱性的因素，焊件處于前后定位板及配重平板的包圍之中，影響到盒體內(nèi)外的熱交換，釬焊件的加熱及散熱過(guò)程受到夾具影響，在此過(guò)程中，盒體內(nèi)外的溫差可能引起熱膨脹、冷收縮時(shí)變形不一致，而釬焊的作用過(guò)程是一個(gè)快速的過(guò)程，當(dāng)釬焊件達(dá)到釬焊溫度時(shí)，釬料的潤(rùn)濕和接頭的形成大約只需要幾秒鐘的時(shí)間，釬焊件內(nèi)外溫度不一致，極易造成焊縫有氣孔、夾渣，甚至是焊縫開裂，焊件報(bào)廢。為了解決這一問(wèn)題，在夾具的前后定位板和盒體之間設(shè)計(jì)增加了墊柱，定位板增加了散熱孔，配重平板上設(shè)計(jì)了散熱型腔及散熱孔，此措施解決了釬焊件加熱及散熱的均勻性問(wèn)題，提高了焊縫質(zhì)量，達(dá)到了零件氣密性的要求。

3 小 結(jié)

真空爐中釬焊夾具設(shè)計(jì)要考慮的因素比較復(fù)雜，在保證以上要求的條件下，還要考慮到重力影響，焊件加熱后，接頭因膨脹松弛，釬料會(huì)自然出現(xiàn)向下流動(dòng)的趨勢(shì)，所以必須注意夾具及焊件的夾持及放置形式；夾具結(jié)構(gòu)要盡可能簡(jiǎn)單，釬焊爐是一個(gè)封閉進(jìn)行的過(guò)程，具體過(guò)程不可見，夾具越簡(jiǎn)單，不可預(yù)見的問(wèn)題越少，這樣夾具可靠性高，可操作性強(qiáng)。總之，釬焊夾具設(shè)計(jì)應(yīng)重點(diǎn)保證以下幾個(gè)方面：保證釬焊件接頭間隙，對(duì)于鋁及鋁合金的組裝件，接頭內(nèi)有0．05～0．10 mm的間隙，此時(shí)釬料流動(dòng)性最好；重視夾具與組焊件在釬焊溫度時(shí)的膨脹和收縮，考慮膨脹系數(shù)的區(qū)別，保證零件相互協(xié)調(diào)；夾具對(duì)零件釬焊過(guò)程的影響最小，保證不影響釬焊區(qū)的熱傳導(dǎo)，不妨礙釬料的流動(dòng)。