阅读说明：本技术 一种铝合金水冷接头真空电子束焊接方法 (Vacuum electron beam welding method for aluminum alloy water-cooled joint ) 是由 祝影 李生智 张维 韦宝权 张庆锋 谯永鹏 于 2019-07-25 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种铝合金水冷接头真空电子束焊接方法；4xxx铝合金钎料,对6xxx铝合金水冷接头进行真空电子束自熔焊接。焊缝为对搭接结构,预置钎料。有效熔深为2-3mm。加工过程为：化学清洗,烘干,预置钎料,装夹,焊接,质量检验。焊接3次完成,预焊,熔焊,修饰焊。本发明的焊接方法功率密度高,能量集中,热输入低,热影响区小,焊接变形小。焊缝成型均匀,光滑,表面无气孔裂纹等缺欠产生。本发明提出的焊接方法功率密度高,能量集中,热输入低,热影响区小,焊接变形小。焊缝成型均匀,光滑,表面无气孔裂纹等缺欠产生。(the invention discloses a vacuum electron beam welding method for an aluminum alloy water-cooled joint; 4xxx aluminum alloy brazing filler metal, and carrying out vacuum electron beam self-fluxing welding on the 6xxx aluminum alloy water-cooling joint. The welding seam is a butt lap joint structure and is preset with brazing filler metal. The effective penetration is 2-3 mm. The processing process comprises the following steps: chemical cleaning, drying, presetting brazing filler metal, clamping, welding and quality inspection. And 3 times of welding, prewelding, fusion welding and decorative welding. The welding method has the advantages of high power density, concentrated energy, low heat input, small heat affected zone and small welding deformation. The weld joint is formed uniformly and smoothly, and no defects such as pore cracks and the like are generated on the surface. The welding method provided by the invention has the advantages of high power density, concentrated energy, low heat input, small heat affected zone and small welding deformation. The weld joint is formed uniformly and smoothly, and no defects such as pore cracks and the like are generated on the surface.)

一种铝合金水冷接头真空电子束焊接方法

技术领域

本发明涉及IC装备制造中的真空电子束焊接领域，具体为一种铝合金水冷接头真空电子束焊接方法。

背景技术

铝合金密度低，比强度高，由于其优良的性能，使得其在汽车、航天航空、机械制造等领域应用广泛。铝合金通常采用TIG、MIG、FSW、LBW、EBW等焊接方法进行焊接。对于小尺寸焊缝，MIG、TIG、FSW等焊接工艺无法实现。而且铝合金表面氧化膜致密，熔点高，导热速度快，焊接难度大。对于含Mg元素的铝合金，LBW焊接过程中，常由于Mg元素挥发，表面张力较低，造成表面炸点，表面凹陷，内部气孔等缺欠，且铝合金对激光的吸收率较低，因此焊接铝合金所需的功率要大于钢的焊接。

电子束焊接是利用高速运动的电子束流，轰击工件表面产生热能，使被焊工件熔合在一起。真空电子束焊的焊接环境为真空，无须保护气，焊接后形成的焊缝金属纯度高，没有外来杂质侵入。电子束的焊接参数可通过电气控制系统等进行精确调节，焊接重复性好。电子束通过两个磁透镜可以控制束流的焦点位置和束流的偏转方向，因此可产生不同形状的波形，配合焊接方向，对熔池产生搅拌作用，有益于熔池的气孔溢出。电子束作为一种高能束焊接方法，能量密度更高，对于导热速度快的铝合金焊接效果理想，焊接过程稳定，不易产生炸点，凹陷等缺欠。

发明内容

本发明的目的是提出一种铝合金水冷接头真空电子束焊接方法，具有焊缝成型均匀，光亮美观、变形小、无气孔、无裂纹等优点。

为达此目的，本发明采用的技术方案是：

一种铝合金水冷接头真空电子束焊接方法，包括以下步骤：

第一步：对工件及钎料化学清洗，在浓度为25％的NaOH中清洗3min，然后在15％HNO₃+0.5％HF混合溶液清洗1min，最后清水冲洗干净；

第二步：烘干，120℃烘干箱内保温1小时；

第三步：将钎料预置到零件的装配间隙中，装配间隙0.4-0.6mm；

第四步：用工装将水冷接头与工件进行夹紧，并将工件装入真空电子束焊接腔室；

第五步：抽真空，真空度达到10^-5pa；

第六步：设定环焊缝参数，束流上升，从0-设定值共180°，设定值焊接361°，束流下降，从设定值到0共180°；

第七步：对工件进行预焊，参数为高压120KV，束流5-7mA，聚焦电流2200mA，焊接速度1500mm/min，无函数波形；

第八步：对工件进行熔焊，参数为高压120KV，束流15-20mA，聚焦电流2200mA，焊接速度1200mm/min，函数波形为椭圆形，X＝0.3与焊接方向相同，Y＝0.5垂直于焊接方向，频率2000HZ；

第九步：对工件进行修饰焊，参数为高压70KV，束流8-12mA，聚焦电流2318mA，焊接速度1000mm/min，波形为圆形，幅值X＝Y＝1mm，频率500HZ；

第十步：冷却10min，充入氮气保护；

第十一步：对焊缝表面进行检验。

本发明的有益效果是：

本发明提出的焊接方法功率密度高，能量集中，热输入低，热影响区小，焊接变形小。焊缝成型均匀，光滑，表面无气孔裂纹等缺欠产生。

附图说明

图1为铝合金水冷接头图示。

图2为铝合金水冷接头断面示意图。

图3为焊接功率曲线。

具体实施方式

结合附图1-3对本发明进一步详细说明。

一种铝合金水冷接头真空电子束焊接方法，包括以下步骤：

第一步：对工件及钎料化学清洗，25％的NaOH中清洗3min，然后在15％HNO₃+0.5％HF混合溶液清洗1min，最后清水冲洗干净。

第二步：烘干，120℃烘干箱内保温1小时。

第三步：将钎料预置到零件的装配间隙中，装配间隙0.4-0.6mm，钎料厚度0.4mm，钎料高出零件表面0.3mm。

第四步：用工装将水冷接头与工件进行夹紧，并将工件装入真空电子束焊接腔室。

第五步：抽真空，真空度达到10^-5pa。

第六步：设定环焊缝参数，束流上升，从0mA到设定值共焊接半圈，而后按设定值焊接1圈，束流下降阶段从设定值到0mA共半圈。束流曲线如附图所示。

第七步：对工件进行预焊，参数为高压120KV，束流5-7mA，聚焦电流2200mA，焊接速度1500mm/min，无函数波形。

第八步：对工件进行熔焊，参数为高压120KV，束流15-20mA，聚焦电流2200mA，焊接速度1200mm/min，函数波形为椭圆形，X＝0.3与焊接方向相同，Y＝0.5垂直于焊接方向，频率2000HZ。

第九步：对工件进行修饰焊，参数为高压70KV，束流8-12mA，聚焦电流2318mA，焊接速度1000mm/min，波形为圆形，幅值X＝Y＝1mm，频率500HZ。

第十步：冷却10min，充入氮气。

第十一步：对焊缝表面进行检验。

水冷接头采用6xxx铝合金，对搭接结构形式。

采用4xxx铝合金钎料作为填充金属，填充金属高于母材表面0.2-1.2mm。