一种铝制法兰型零件及其真空钎焊方法与流程

本发明涉及真空钎焊，更具体地说，它涉及一种铝制法兰型零件及其真空钎焊方法。

背景技术：

1、铝合金具有密度小，力学性能优异，加工性能和防腐蚀性能良好等诸多优点，被越来越多地应用于国防工业、航空航天及汽车制造等各个领域。真空钎焊可同时焊接多条焊缝，所焊接产品精度高，变形小，焊缝防腐蚀性能良好，使用寿命长，是生产制造铝制板翅式散热器、水冷板、机箱等产品过程中最为关键的工艺。铝合金的真空钎焊技术也受到半导体行业的关注，并被应用于铝制零件的加工中。

2、铝制法兰型零件主体主要由两部分部件构成，部件一是带水道的环形底座，部件二是环形盖板。铝制法兰型零件在进行真空钎焊时需要焊接的位置有两处，一处是对盖板下表面和底座的水道上表面的进行焊接，焊缝特点是呈水平姿态，环形盖板上表面为自由端；另一处是对盖板外侧面和底座内侧面进行焊接。

3、真空钎焊的焊接原理是将原本为丝状或片状固态的钎料放置于待焊接处，如图2，通过工装夹具进行固定并提供预紧力，然后通过真空钎焊加热将钎料熔化成液态，再由液态的钎料铺展填充焊缝。因此，当对呈水平姿态的焊缝在真空钎焊过程中，钎料受力和受热均一，焊缝间隙稳定，液态钎料流动铺展均匀，钎焊焊缝质量高。呈纵向竖直姿态的焊缝在钎焊过程中，液态钎料受重力和焊缝间隙变化影响，钎焊后焊缝表面凹陷，且易产生裂纹、未熔合等缺陷，焊缝质量较差。因此，对于焊缝特点是呈纵向竖直姿态，钎焊难点是难以对焊缝施加预紧力，钎焊过程中零件受热后焊缝间隙无法保证，从而影响焊接的质量。

4、目前为解决竖直焊缝缺陷的问题，主要方案有三个：

5、方案一，焊接前增加法兰零件底座和盖板厚度方向的尺寸，设计加工余量，焊接后通过机械加工去除焊缝凹陷位置上的尺寸余量，从而获得平整焊缝。

6、方案二，增加盖板内外径尺寸，使盖板内外径与底座内外径尺寸一致，从而避免进行纵向竖直焊缝的焊接。

7、方案三，水平焊缝通过真空钎焊进行焊接，待钎焊完成后，纵向竖直焊缝则通过如真空电子束、氩弧焊等其它焊接方式进行焊接。

8、上述焊接方案分别存在以下几个方面的不足：

9、方案一的缺点是会增大切削加工量，造成原材料的浪费，且依然无法解决因为焊缝间隙变化导致的裂纹和未熔合型缺陷的问题。

10、方案二的缺点是会增大盖板和底座焊接前的装配难度，难以保证盖板零件和底座的同心度，且水平焊缝中的钎料在真空钎焊过程中会漫流到工件表面，对工件造成一定的污染。

11、方案三的缺点是需要采用多种焊接方法，增加了工艺步骤，提高了加工成本，增长了加工周期。

技术实现思路

1、本发明克服了现有技术中铝制法兰型零件在进行真空钎焊时，纵向竖直焊缝在焊接过程中易出现的焊缝表面凹陷，且因为焊缝间隙变化造成的焊缝裂纹和未熔合等缺陷的问题，从而影响焊接质量的问题，提供了一种铝制法兰型零件，它能够在焊接的时候，保证环形盖板在受到下压力的同时，对侧面的焊缝也产生下压力，从而防止在真空钎焊的过程中焊缝间隙发生变化，影响焊接的质量。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种铝制法兰型零件，包括：水道底座和环形盖板，水道底座的一端端面上设置有环形水道，环形水道的端部设置有环形焊接槽，环形焊接槽的宽度大于环形水道的宽度，环形盖板和环形焊接槽相适配；环形焊接槽的两侧侧壁与底面之间的夹角大于90度，环形盖板的内外环侧壁与环形焊接槽相适配。

3、而本发明将环形焊接槽的两侧的侧壁进行了改进，将环形焊接槽两侧的壁设置成与底面之间的夹角大于90度的形状，即为钝角的形状，而环形盖板的外侧壁设置成和环形焊接槽侧壁相配合的形状，使得当在进行钎焊的时候，环形盖板的外侧壁和环形焊接槽的内侧壁之间形成倾斜的焊缝，而在环形盖板和底端和环形焊接槽的底面之间形成水平的焊缝，从而使得当预紧力作用在环形盖板上时，倾斜的焊缝内也能受到预紧力的作用，从而防止在进行真空钎焊的过程中焊缝的间隙发生变化，进而能够防止焊缝表面凹陷，减少焊缝裂纹。

4、作为优选，环形焊接槽的底面与其两侧侧壁连接的位置处均设置有尖角槽。

5、尖角槽的设置能够防止放置在水平的焊缝内的钎料与放置在倾斜的焊缝内钎料发生干涉。

6、作为优选，环形盖板上设置有与尖角槽相对应的抵接棱环。

7、抵接棱环和尖角槽配合后，尖角槽和环形盖板之间的间隙减小，当倾斜的焊缝内的铝合金钎料融化之后，在抵接棱环的阻挡下，只会融化在倾斜的焊缝内，而不会因为重力的作用而流入水平的焊缝，从而使得融化的铝合金钎料在倾斜的焊缝内分布更加的均匀，提高了焊接后的质量。

8、作为优选，环形焊接槽的两侧侧壁与其底面之间的夹角为120度至150度。

9、在此夹角的范围内，当环形盖板受到预紧力时，根据力的分解，能够使得倾斜的焊接槽上受到较大的预紧力，从而能够更加容易的保证在焊接的过程中焊缝的间隙不容易发生变化。

10、作为优选，环形焊接槽的两侧侧壁与其底面之间的夹角为135度。

11、在此夹角的范围内，当环形盖板受到预紧力时，根据力的分解，能够使得倾斜的焊接槽上受到较大的预紧力，从而能够更加容易的保证在焊接的过程中焊缝的间隙不容易发生变化。

12、作为优选，环形焊接槽两侧侧壁与其底面之间的夹角相同。

13、将两个夹角设置成大小相同，使得当环形盖板受到压力时，作用在内环侧壁和外环侧壁上的预紧力能够相同，使得内环侧壁和外环侧壁焊接成型质量更高。

14、本技术还提供一种铝制法兰型零件真空钎焊方法，上述的一种铝制法兰型零件，环形盖板与环形焊接槽的底部之间形成水平焊缝，环形盖板的内外环侧壁与环形焊接槽的侧壁之间形成倾斜焊缝，还包括以下焊接步骤：

15、步骤1：对水道底座和环形盖板的表面进行清洗，使得去除表面的油污；在进行酸洗去除表面的氧化层，最终用清水冲洗干净并烘干；

16、步骤2：对铝合金钎料进行剪裁，使得钎料的形状与水平焊缝、倾斜焊缝相同；

17、步骤3：将剪裁并清理后的铝合金钎料放置于焊缝处，对环形盖板施加压力，使得焊缝被压紧；

18、步骤4：将装配完成的铝制法兰型零件放置在炉体内，对炉体内进行抽真空，带真空度＞5*10-2pa后，对铝制法兰零件进行分梯度加热并保温，最终加热至570摄氏度至590摄氏度。

19、步骤5：停止加热，等待炉内温度降低。

20、通过上述钎焊的步骤，

21、作为优选，在步骤4中，控制法兰型零件的焊缝温度在大于575摄氏度温区的时间在5至8分钟。

22、使得当预紧力作用在环形盖板上时，倾斜的焊缝内也能受到预紧力的作用，从而防止在进行真空钎焊的过程中焊缝的间隙发生变化，进而能够防止焊缝表面凹陷，减少焊缝裂纹。

23、作为优选，在步骤5中，当炉内温度下降至500摄氏度之后，充入高纯度氮气夹块冷却；待温度冷却至60摄氏度以下之后，则可对炉内充入空气，之后带炉内外气压一致之后，开炉门进行取件检测。

24、氮气为惰性气体，氮气对炉内的工件起到保护作用，防止发生氧化。

25、作为优选，在步骤4中，温度加热至578至580摄氏度。

26、在此温度内成型的工件具有焊接质量高的特点，提高了焊接后的质量。

27、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明将环形焊接槽的两侧的侧壁进行了改进，将环形焊接槽两侧的壁设置成与底面之间的夹角大于90度的形状，即为钝角的形状，而环形盖板的外侧壁设置成和环形焊接槽侧壁相配合的形状，使得当在进行钎焊的时候，环形盖板的外侧壁和环形焊接槽的内侧壁之间形成倾斜的焊缝，而在环形盖板和底端和环形焊接槽的底面之间形成水平的焊缝，从而使得当预紧力作用在环形盖板上时，倾斜的焊缝内也能受到预紧力的作用，从而防止在进行真空钎焊的过程中焊缝的间隙发生变化，进而能够防止焊缝表面凹陷，减少焊缝裂纹。