鋁合金帶隔板機(jī)箱真空釬焊裝夾方式研究

張紅娟 羅 錫 喬 平 王 朝

（西安航空計(jì)算技術(shù)研究所，陜西西安710068）

0 引言

鋁合金密度小，導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能好，在電子設(shè)備結(jié)構(gòu)中得到廣泛應(yīng)用，帶隔板機(jī)箱是設(shè)備中常見機(jī)箱種類之一。鋁合金機(jī)箱真空釬焊焊前清洗打磨、工裝夾具裝夾方式、真空釬焊工藝參數(shù)、真空釬焊設(shè)備等因素對(duì)焊接質(zhì)量有不同程度的影響[1]。其中，裝夾方式對(duì)焊接質(zhì)量影響尤為突出，為提升焊接質(zhì)量，對(duì)機(jī)箱裝夾方式進(jìn)行研究改進(jìn)十分必要。本文通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)研究了裝夾方式對(duì)帶隔板機(jī)箱真空釬焊焊接質(zhì)量的影響，得出帶隔板機(jī)箱最佳裝夾方式。

1 試件選擇及研究方法

本文選擇原材料為6061-T651的帶隔板機(jī)箱，機(jī)箱形狀如圖1所示。

圖1 帶隔板機(jī)箱示意圖

機(jī)箱真空釬焊裝夾前采用相同的加工工藝，并對(duì)零件和焊料按照真空釬焊工藝[2]要求清洗、打磨后進(jìn)行裝配，然后根據(jù)現(xiàn)有夾具隨機(jī)采用兩種裝夾方式對(duì)機(jī)箱進(jìn)行裝夾，最后按真空釬焊工藝對(duì)機(jī)箱進(jìn)行焊接，焊接完成后對(duì)機(jī)箱進(jìn)行校正，校正完用0.02 mm塞尺對(duì)主焊接面焊縫進(jìn)行100%檢測(cè)，機(jī)箱主焊接面有0.02 mm塞尺能塞進(jìn)去的焊縫即為不合格；同時(shí)，校正后應(yīng)保證機(jī)箱變形量不大于0.5 mm[3]。通過(guò)對(duì)焊縫和機(jī)箱變形特征進(jìn)行分析，改進(jìn)機(jī)箱裝夾方式，采用改進(jìn)后的裝夾方式，按照真空釬焊工藝對(duì)機(jī)箱進(jìn)行焊接，驗(yàn)證改進(jìn)后的裝夾方式對(duì)提升焊接質(zhì)量的效果。

2 裝夾方式研究

2.1 常規(guī)裝夾方式焊接機(jī)箱

圖2 帶隔板機(jī)箱裝夾方式1

機(jī)箱零件機(jī)械加工完成后，按照真空釬焊工藝要求對(duì)需要釬焊的零件進(jìn)行清洗，清洗后24 h內(nèi)完成零件組裝及工裝夾具裝夾并進(jìn)釬焊爐[4]。根據(jù)現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)和夾具，對(duì)帶隔板機(jī)箱隨機(jī)采用兩種裝夾方式，裝夾方式如圖2和圖3所示。

圖3 帶隔板機(jī)箱裝夾方式2

真空釬焊焊接完成后，對(duì)機(jī)箱進(jìn)行校正，校正完成后對(duì)機(jī)箱主焊接面焊縫和變形量進(jìn)行檢測(cè)，主焊接面有0.02 mm塞尺能塞進(jìn)去的焊縫或校正后機(jī)箱各面變形量大于0.5 mm即為不合格。

2.2 常規(guī)裝夾方式焊接質(zhì)量分析

經(jīng)過(guò)觀察分析帶隔板機(jī)箱采用常規(guī)裝夾方式進(jìn)行真空釬焊后焊接質(zhì)量發(fā)現(xiàn)：采用裝夾方式2進(jìn)行焊接的機(jī)箱，焊接缺陷約為采用裝夾方式1進(jìn)行焊接的2倍。經(jīng)過(guò)對(duì)焊縫和變形量進(jìn)行分析，認(rèn)為產(chǎn)生缺陷的原因是：裝夾方式1缺少對(duì)零件中間部位的控制，高溫下零件發(fā)生變形，冷卻時(shí)變形無(wú)法完全恢復(fù)，變形導(dǎo)致焊接缺陷；裝夾方式2缺少對(duì)側(cè)板的控制，高溫下側(cè)板變形，冷卻時(shí)側(cè)板邊緣上翹，導(dǎo)致焊縫產(chǎn)生[5]。

2.3 改進(jìn)裝夾方式焊接機(jī)箱

根據(jù)采用常規(guī)裝夾方式進(jìn)行真空釬焊后機(jī)箱焊接質(zhì)量和變形量分析結(jié)果，對(duì)裝夾方式進(jìn)行改進(jìn)，新的裝夾方式既要對(duì)零件懸空部位進(jìn)行控制，又要對(duì)側(cè)板進(jìn)行約束，防止機(jī)箱在真空釬焊高溫下變形，冷卻時(shí)變形無(wú)法恢復(fù)或邊緣翹曲。

根據(jù)理論分析和前期經(jīng)驗(yàn)，改進(jìn)后的裝夾方式（裝夾方式3）如圖4所示，新的裝夾方式綜合了裝夾方式1和裝夾方式2的優(yōu)點(diǎn)，機(jī)箱懸空部位采用夾子限制變形，四角上采用拉條限制側(cè)板邊緣上翹。

圖4 帶隔板機(jī)箱裝夾方式3

2.4 裝夾方式改進(jìn)效果驗(yàn)證

為了驗(yàn)證改進(jìn)裝夾方式對(duì)焊接質(zhì)量的影響，整個(gè)改進(jìn)過(guò)程中對(duì)帶隔板機(jī)箱裝夾方式及焊接質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集，改進(jìn)前搜集了100個(gè)數(shù)據(jù)，改進(jìn)后搜集了80個(gè)數(shù)據(jù)，將搜集到的數(shù)據(jù)形成焊接質(zhì)量時(shí)間序列圖，如圖5所示。

圖5 焊接質(zhì)量時(shí)間序列圖

從時(shí)間序列圖可以直觀地看出：改進(jìn)裝夾方式后，機(jī)箱焊接質(zhì)量有明顯改善。對(duì)改進(jìn)前后焊接流程能力進(jìn)行計(jì)算，改進(jìn)前長(zhǎng)期能力Zlt=0.5，短期能力Zst=1.4，長(zhǎng)期能力和短期能力的差距Zshift=0.9，說(shuō)明該流程有較大改進(jìn)空間。改進(jìn)后長(zhǎng)期能力Zlt=1.8，短期能力Zst=1.9，從流程能力可以看出，焊接質(zhì)量有明顯提升且質(zhì)量穩(wěn)定。

3 結(jié)語(yǔ)

裝夾方式對(duì)鋁合金機(jī)箱真空釬焊焊接質(zhì)量有較大影響，選擇合適的裝夾方式能明顯提升真空釬焊焊接質(zhì)量。通過(guò)改進(jìn)裝夾方式，帶隔板機(jī)箱真空釬焊焊接長(zhǎng)期能力Zlt達(dá)到1.8，短期能力Zst達(dá)到1.9，焊接質(zhì)量得到明顯提升且質(zhì)量穩(wěn)定。