專利名稱：一次焊接熔融成型疊加鋁箔的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一次焊接熔融成型疊加鋁箔的方法，特別是適應(yīng)于焊接鋁、銅等厚度超薄箔材的金屬焊接熔融成型的加工方法。
背景技術(shù)：
以鋁箔為電極的云母電容器是航空點火器重要零部件之一，其制造的精度直接影響產(chǎn)品的重要特性。因此，對鋁箔疊加連接有嚴(yán)格要求。通常鋁箔疊加連接主要有利用過渡接頭機械鉚接和焊接加工兩種方式。采用過渡接頭機械鉚接，連接結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高、導(dǎo)電性差，且生產(chǎn)效率低，不便于批量生產(chǎn)。采用普通焊接方法，輸出熱量過大、熱影響區(qū)過寬、而鋁箔材料自身熱容量小，稍一受熱就會皺縮、燒化，很難從工藝參數(shù)上對焊接質(zhì)量進(jìn)行有效控制，無法從根本上避免鋁箔燒化造成零件報廢的現(xiàn)象。采用常規(guī)電子束焊接方法，功率密度過高、穿透力過強、能量過于集中，接頭部位在焊接中易塌陷、燒穿、產(chǎn)生夾雜等缺陷，造成零件報廢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提出一種質(zhì)量穩(wěn)定、效率較高，鋁箔焊接后熔深適中、焊縫規(guī)則、接頭光亮、熔化均勻的焊接加工方法。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一次焊接熔融成型疊加鋁箔的方法，其特征在于， 包括如下步驟(a)首先用機械方法去除疊加鋁箔零件表面的氧化物，然后用有機清洗劑，對疊加鋁箔接頭部位進(jìn)行清洗；(b)將數(shù)十層鋁箔疊加后與外部導(dǎo)電片緊密貼合，裝夾在一起，放置在夾具上，通過金屬導(dǎo)線可靠接地；(c)設(shè)定脈沖電子束焊接程序，通過程序設(shè)置“前陡后緩”脈沖波形，使束流按照脈沖波形“前陡后緩”的斜率快速上升到峰值后，緩慢下降，利用束流上升下降時所產(chǎn)生的熱量實施瞬間焊接，將疊加鋁箔與導(dǎo)電片接頭部位表面熔化焊接成一體。 本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果。 本發(fā)明通過程序設(shè)置脈沖波形，采用脈沖電子束對鋁箔實施定位焊接，一次焊接熔融成型，對電子束焊接設(shè)備無其他要求，操控簡便、質(zhì)量穩(wěn)定、精確可控、效率較高，便于批量生產(chǎn)；電子束焊接后熔深適中、焊縫規(guī)則、接頭光亮、熔化均勻；本發(fā)明所述脈沖電子束焊接方法相對于與普通焊接和過渡接頭機械鉚接方法，焊接后鋁箔的連接強度高、導(dǎo)電性好，相對于常規(guī)電子束焊接，穩(wěn)定性好，可靠性高。本發(fā)明所述方法加工是對鋁箔一次焊接熔融成型，所需工藝流程簡單，成型效率高，焊后產(chǎn)品合格率達(dá)到100%。經(jīng)破壞性檢查， 焊接強度、熔深、熔透性等各項指標(biāo)完全滿足設(shè)計要求。


圖1是本發(fā)明疊加鋁箔電容器的初始狀態(tài)示意圖。圖2是將圖1放置在常規(guī)的專用夾具中的狀態(tài)示意圖。圖中1.鋁箔，2.導(dǎo)電片，3.專用夾具，4.金屬導(dǎo)線。
具體實施例方式在以下實施例中將進(jìn)一步說明本發(fā)明，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而對本發(fā)明沒有限制。參閱圖1。電容器由中間的云母片、兩端的鋁箔1，以及裝夾鋁箔的外部導(dǎo)電片2 組成，將數(shù)十層單片鋁箔整齊疊加后，由外部導(dǎo)電片U型裝夾、緊固成一體。為便于焊接成一體與外部聯(lián)結(jié)，把鋁箔1作為電容器的兩端電極，用導(dǎo)電片2將數(shù)十層鋁箔裝夾緊固，放置在常規(guī)的專用夾具上，用金屬導(dǎo)線4將其可靠接地后，通過脈沖電子束，將疊層四處頂部表面熔化焊接成一體，從而實現(xiàn)以鋁箔作為兩端電極的電容器并聯(lián)。參閱圖2。焊前準(zhǔn)備。用機械方法去除鋁箔與導(dǎo)電片零件表面的氧化物，焊前用有機清洗劑，如丙酮對電容器的電極鋁箔1與導(dǎo)電片2接頭附近進(jìn)行嚴(yán)格的清洗。將數(shù)十層清理干凈的鋁箔1整齊疊加后，與外部導(dǎo)電片2緊密貼合，裝夾在一起，放置在專用夾具3 上，通過金屬導(dǎo)線4可靠接地，以使鋁箔1與導(dǎo)電片2導(dǎo)電性良好，電子束不偏轉(zhuǎn)、不發(fā)散， 穩(wěn)定可靠焊接。選擇電子束加速電壓、束流、聚焦電流工藝參數(shù)。在工藝參數(shù)的選擇上，可以在加速電壓為30 40kV，束流為8 10mA，聚焦電流750 800mA工藝參數(shù)范圍內(nèi)，取任意一具體數(shù)值。設(shè)定脈沖電子束焊接程序，通過程序設(shè)置“前陡后緩”的脈沖波形，使束流按照一定的脈沖波形斜率快速上升到峰值后，緩慢下降。在降低焊接束流時，加大聚焦電流，減小電子束會聚角，增大電子束的活性區(qū)域，分散電子束流功率密度，控制電子束熱輸入總量， 并使熱量不要過于集中，使數(shù)十層鋁箔導(dǎo)電片均勻熔化，焊縫自由收縮。根據(jù)鋁箔1材料的特點，將零件固定。對其接頭處實施電子束脈沖點焊時，電子束焦點位置對熔深影響很大，在設(shè)定較小的脈沖功率下，將電子束焦點位置調(diào)節(jié)到工件表面以下1/3左右，最大限度發(fā)揮電子束熔透效力并使焊縫成形良好，以消除熔深不均的缺陷。脈沖波形采用“前陡后緩”，控制脈沖電子束流上升為3 5s、下降時間為8 10s，使能量快速上升到峰值，有利于迅速加熱改善吸收性能，隨后，為了避免金屬強烈蒸發(fā)，有利于避免強烈飛濺的同時增加熔深，脈沖峰值宜迅速降低并維持繼續(xù)加熱，而且在蒸汽壓力減小的情況下，為有助于在熔池金屬開始結(jié)晶前填滿凹坑，使已熔金屬填滿在脈沖起始階段內(nèi)形成的凹坑，延長脈沖后沿，緩慢下降，使電子束“快升緩降”，合理分配焊接能量，達(dá)到焊前預(yù)熱、焊后緩冷的效果，以消除殘余應(yīng)力及焊縫開裂的敏感性。為防止熔池金屬冷凝后形成氣孔，增加脈沖持續(xù)時間，徹底排除熔池內(nèi)的非溶解氣體。利用束流上升下降時所產(chǎn)生的熱量實施瞬間焊接，將疊加鋁箔與導(dǎo)電片接頭部位表面熔化焊接成一體，完成若干片電容器的并聯(lián)。重新設(shè)置電子束脈沖波形及工藝參數(shù)可進(jìn)行不同厚度的鋁箔焊接。最后對焊后接頭進(jìn)行電子束掃描處理，修飾焊縫。在焊接后處理中，將電子束設(shè)置成橢圓波形，X方向掃描幅值為2 3mm，Y方向掃描幅值為4 6mm，掃描頻率為50 60Hz，對焊接處實施偏擺掃描，可以減少氣孔、修飾焊縫，改善焊接質(zhì)量。接頭焊縫熔寬、熔深由焊接程序及工藝參數(shù)決定。對于不同材質(zhì)厚度的箔材只需調(diào)整焊接程序、重新設(shè)置工藝參數(shù)即可改變焊接輸入焊接熱量完成加工。通過上述措施，使電子束將鋁箔表面熔化焊接成一體，實現(xiàn)數(shù)十層鋁箔的連接，從而完成若干片電容器的并聯(lián)。重新設(shè)置脈沖波形、工藝參數(shù)可進(jìn)行不同厚度、不同材質(zhì)的箔材焊接。
權(quán)利要求
1.一次焊接熔融成型疊加鋁箔的方法，其特征在于，包括如下步驟(a)首先用機械方法去除疊加鋁箔零件表面的氧化物，然后用有機清洗劑，對疊加鋁箔接頭部位進(jìn)行清洗；(b)將數(shù)十層鋁箔疊加后與外部導(dǎo)電片緊密貼合，裝夾在一起，放置在夾具上，通過金屬導(dǎo)線可靠接地；(c)設(shè)定脈沖電子束焊接程序，通過程序設(shè)置“前陡后緩”脈沖波形，使束流按照脈沖波形“前陡后緩”的斜率快速上升到峰值后，緩慢下降，利用束流上升下降時所產(chǎn)生的熱量實施瞬間焊接，將疊加鋁箔與導(dǎo)電片接頭部位表面熔化焊接成一體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一次焊接熔融成型疊加鋁箔的方法，其特征在于，在工藝參數(shù)的選擇上，在加速電壓為30 40kV，束流為8 10mA，聚焦電流750 800mA工藝參數(shù)中，取任意一具體數(shù)值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一次焊接熔融成型疊加鋁箔的方法，其特征在于，在降低焊接束流時，加大聚焦電流，減小電子束會聚角，增大電子束的活性區(qū)域，分散電子束流功率密度，控制電子束熱輸入總量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一次焊接熔融成型疊加鋁箔的方法，其特征在于，在設(shè)定較小的脈沖功率下，將電子束焦點位置調(diào)節(jié)到工件表面以下1/3。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一次焊接熔融成型疊加鋁箔的方法，其特征在于，控制脈沖電子束流上升時間為3 5s、下降時間為8 10s。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一次焊接熔融成型疊加鋁箔的方法，其特征在于，蒸汽壓力減小的情況下，延長脈沖后沿，緩慢下降，以使已熔金屬填滿在脈沖起始階段內(nèi)形成的凹坑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一次焊接熔融成型疊加鋁箔的方法，其特征在于，在焊接后處理中，將電子束設(shè)置成橢圓波形，X方向掃描幅值為2 3mm，Y方向掃描幅值為4 6mm， 掃描頻率為50 60Hz。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種一次焊接熔融成型疊加鋁箔的方法，利用本方法對設(shè)備無其他要求，在一般電子束焊機上即可完成以鋁箔作為電極的電容器并聯(lián)焊接。本發(fā)明通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)(a)去除鋁箔與導(dǎo)電片氧化膜；(b)將鋁箔疊加后與外部導(dǎo)電片緊密貼合裝夾在一起；(c)設(shè)定脈沖電子束焊接程序，設(shè)置“前陡后緩”脈沖波形，使束流按照脈沖波形“前陡后緩”的斜率快速上升到峰值后，緩慢下降，利用束流上升下降產(chǎn)生的熱量實施瞬間焊接，將疊加鋁箔與導(dǎo)電片接頭部位表面熔化焊接成一體。本發(fā)明操作簡便、質(zhì)量穩(wěn)定，焊接后熔深適中、焊縫規(guī)則、接頭光亮、熔化均勻。解決了常規(guī)焊接、鉚接方法工藝復(fù)雜、穩(wěn)定性差、可靠性低的問題。本發(fā)明適用于任意箔材的焊接加工。
文檔編號B23K15/10GK102476235SQ20101057030
公開日2012年5月30日 申請日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者傅志勇 申請人:成都泛華航空儀表電器有限公司