高精度真空釬焊爐焊接6061機載計算機機箱
目前國內用于機載環(huán)境的各種軍用或民用計算機在抗惡劣性能方面已達到較高的水平,其機箱結構設計在抗惡劣環(huán)境中起著重要作用,尤其是全密封整體釬焊的機載計算機機箱的制造技術。國內在該項技術已有很大突破,特別是本文所闡述的整體機箱真空釬焊技術代替古老的鹽浴釬焊,提高并保證了機箱的加工精度和機械性能,該技術已在生產中推廣應用。為了保證整體機箱真空釬焊的焊接性能,在三方面進行突破研究,既焊接材料、工藝設備、工藝方法。一直以來國內機載機箱都采用LF21鋁錳系列防銹鋁,為了改進提高機載計算機機箱在惡劣環(huán)境下具有更良好的機械性能,目前國內相關研究機構成功地研制出6061(屬于鍛鋁系列)全密封整體真空釬焊的機載計算機機箱,其可焊性好、強度高、重量輕、性能價格遠遠優(yōu)于LF21防銹鋁。為此,與之相匹配的新一代高精度高真空度釬焊設備也研制成功,通過材料、工藝、設備完美結合,使機載機箱技術達到了世界先進水平。
1、6061整體機箱真空釬焊工藝
1.1、釬焊前零件的表面準備
主要是清除零件表面油污和氧化物,提高焊料表面流動性、填充性和鋪展性,保證機箱焊接表面氧化膜足夠薄。
1.2、機箱零件的組裝和定位
經過機加工的零件在釬焊前按圖紙進行組裝,焊料片在機箱組裝時夾緊在焊接零件的焊縫之間。對于結構不復雜的機箱用工藝螺釘和架子組裝定位,對于結構復雜的機箱用專用的夾具組裝定位,夾具的夾緊程度滿足零件膨脹與收縮要求,有些夾具設計成彈性加緊,夾具材料選用不銹鋼和耐熱合金鋼。
1.3、組裝機箱在釬焊設備中的放置
對于大尺寸機箱,在釬焊時放置方向很重要,由于在高溫下自重引起的熱變形使大平面機箱板產生翹曲,機箱焊接后有可能不能滿足平面度要求。另外對于較大尺寸的長焊縫,盡量采用水平放置,這樣焊料熔化時不易產生過流。
1.4、釬焊工藝參數(shù)確定
1.4.1、釬焊溫度的均勻性
溫度均勻性在釬焊中起著重要的作用,在工作區(qū)域內溫度均勻有利于獲得焊料圓角光滑連續(xù)和牢固結合的釬焊接縫。如果溫度低于焊料熔點溫度釬料不能完全熔化;如果溫度高于焊料熔點溫度,焊料就會流失。6061 材料整體機箱真空釬焊所選用的焊料熔點溫度為577℃,而6061母材的固相線為582℃,母材固相線與焊料熔點溫度之差為5℃,即釬焊窗口窄,因此釬焊溫度必須嚴格控制,溫度均勻性指標為±3℃。
1.4.2、釬焊真空度
眾所周知,真空在釬焊中的作用有三種:保護、除氣、凈化。從理論上分析,真空度指標越高越好,通過實際試驗,工作真空度在6×10-3Pa就能滿足釬焊要求,焊縫經過檢測既不氧化也沒有空隙(氣泡)。
1.4.3、其它參數(shù)確定
為了提高機箱釬焊質量,提高生產效率,縮短生產周期,同時對真空泄漏、加熱時間、抽真空速率、和強制冷卻時間等指標也提出了要求。
壓升率:0.3~0.67 Pa/h
升溫速度:8℃/min
強冷速度:20℃/min
抽真空時間:真空度升到1.1×10- 3 Pa 時間小于15min
1.5、焊接溫度工藝曲線
圖1 是焊接6061整體機箱溫度工藝曲線之一,釬料牌號AlSiMg。
2、高精度真空釬焊爐設計
為了滿足6061整體機箱的釬焊工藝,我們在設備的結構設計,熱工設計,控溫方式,熱變形精度影響等方面都采取了一系列的措施,尤其是多面多區(qū)多控制技術的運用,使溫度均勻性能夠達到高精度控溫。釬焊設備的組成如圖2 所示,主要組成部分包括:強冷系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)、爐體、爐膽、鎂捕集器、真空系統(tǒng)、電氣控制。
圖2 釬焊爐結構簡圖
2.1、主要技術指標
。1)最高溫度:850℃
。2)均溫區(qū)尺寸:900×700×600(mm)(長×寬×高)
。3)極限真空度:≤2.0×10- 4 Pa
(4)爐溫均勻性:±3℃
。5)壓升率:0.2 Pa/h
(6)充氮氣壓力:≤1.0×105 Pa
。7)冷卻速度:≤25 min
(從600℃冷至100℃)
。8)裝爐量:80 kg
。9) 加熱功率:130 kW