[发明专利]超声波辅助真空钎焊设备

说明书

技术领域

本发明涉及钎焊设备，具体地说是一种焊后接头连接强度高、质量好的超声波辅助真空钎焊设备。

背景技术

众所周知，钎焊作为一种重要的材料连接技术，在现代工业技术的发展中发挥着至关重要的作用，它不仅可以实现金属材料的连接，而且可以实现陶瓷、复合材料等新型材料的连接，特别是对于异种材料的连接，钎焊有着其他焊接方法无法比拟的优势。然而，对于材料的钎焊连接而言，被焊材料表面氧化膜的去除对于钎料的润湿铺展以及钎料与母材的相互作用有着重要的影响，氧化膜的去除在一定程度上已成为能否获得高性能钎焊接头的决定性因素。超声波辅助钎焊技术利用超声振动物理去膜作用，可以代替钎剂去除被焊材料表面的氧化膜，已经广泛应用于多种金属、陶瓷以及复合材料之间的连接。超声波作用于液态钎料时，会产生声空化和声涡流作用，可以破碎被焊母材表面的氧化膜，辅助液态钎料润湿被焊母材，加速界面物质传输，提高钎焊接头质量。

目前，常用的超声波辅助钎焊设备如超声波烙铁、超声波辅助金属浴钎焊设备、超声波波峰焊设备以及专利号为201020235980.0公开的电阻与超声振动复合加热钎焊设备和200810222624.2公开的镁合金及其复合材料精密超声波辅助钎焊设备均是在空气环境中实施钎焊。虽然超声空化作用可以代替钎剂去除氧化膜，但其并不能在钎焊之前保护已清洁的表面，也不能降低钎料本身的表面张力，因此对于一些抗高温氧化能力较差的被焊母材和钎料，特别是对于活性钎料而言，采用目前的超声波辅助钎焊设备难以获得理想的钎焊接头。

发明内容

本发明目的是以解决现有超声波辅助钎焊设备在工作时待焊工件及钎料暴露于空气中，在加热过程中使焊件及钎料氧化导致界面结合性能差，接头质量不稳定的问题，提供一种连接强度高、质量好超声波辅助真空钎焊设备。

本发明为解决上述问题而采取的技术方案是：

一种超声波辅助真空钎焊设备，包括由真空室、真空泵、超声波换能器、超声波变幅杆、感应加热装置、控制柜和台架，其特征在于真空室设置在台架上，真空室一侧的台架上设有丝杠导轨立柱，丝杠导轨立柱上端设有横梁，超声波换能器固定在横梁上，超声波变幅杆经法兰伸在真空室内，真空室内超声波变幅杆下设有安装工作台和加热盘，台架上的升降装置穿过真空室与加热盘相连接，安装工作台与超声波变幅杆间设有感应加热线圈，感应加热线圈与真空室外的感应加热装置相连接，真空室的壁上分别设有进气口、抽气口、两个真空手套接口、真空观察口、真空计接口、热电偶接口，超声波换能器、加热盘、感应加热装置、真空计、热电偶和真空泵经信号线与控制柜电连接。

本发明所述的超声波变幅杆上部套有金属波纹管，通过波纹管将超声波变幅杆集成到真空室中。

本发明所述的超声波变幅杆是由高温钛合金或工具钢加工而成。

本发明所述的工作台是由铜或铜合金加工而成。

本发明可通过连接在真空室外面的高频或中频感应加热设备给待焊工件提供热源，实现工件的快速超声波辅助钎焊连接；真空室前部设置有两个手套接口，通过该接口可以在真空环境或保护气体条件下实现待焊工件的装配及钎焊；手套接口上方设置方形观察窗，通过该观察窗可以实时监测待焊工件的装配、位置、焊接质量等，其有益效果一是实现铝、铝合金及铝基复合材料表面超声波辅助氧化膜去除、表面清理、活化及钎焊均可在真空条件下完成，不仅焊接质量提高，而且可以防止待焊表面在焊前的二次污染及氧化；二是实现气体保护条件下的超声波辅助钎焊：通过抽真空后回填氮气、氩气等保护气体，完成待焊工件在非氧化性气体保护条件下的钎焊连接；三是实现待焊工件在真空条件或保护气体条件下装配、超声波辅助钎焊一次完成；四是本发明超声波振动杆可以提供1KN~10KN的压力，因此采用本设备也可进行部分材料及小型工件的超声波辅助扩散连接或瞬时液相扩散连接，焊后接头连接强度高、质量好。

附图说明

图1为本发明的主体结构示意图。

图2为本发明中真空室内部结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步的说明：