高精度真空釬焊爐焊接6061機(jī)載計(jì)算機(jī)機(jī)箱

2009-10-28 張金鳳 中國電子科技集團(tuán)公司第二研究所

  目前國內(nèi)用于機(jī)載環(huán)境的各種軍用或民用計(jì)算機(jī)在抗惡劣性能方面已達(dá)到較高的水平,其機(jī)箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jī)載計(jì)算機(jī)機(jī)箱的制造技術(shù)。國內(nèi)在該項(xiàng)技術(shù)已有很大突破,特別是本文所闡述的整體機(jī)箱真空釬焊技術(shù)代替古老的鹽浴釬焊,提高并保證了機(jī)箱的加工精度和機(jī)械性能,該技術(shù)已在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。為了保證整體機(jī)箱真空釬焊的焊接性能,在三方面進(jìn)行突破研究,既焊接材料、工藝設(shè)備、工藝方法。一直以來國內(nèi)機(jī)載機(jī)箱都采用LF21鋁錳系列防銹鋁,為了改進(jìn)提高機(jī)載計(jì)算機(jī)機(jī)箱在惡劣環(huán)境下具有更良好的機(jī)械性能,目前國內(nèi)相關(guān)研究機(jī)構(gòu)成功地研制出6061(屬于鍛鋁系列)全密封整體真空釬焊的機(jī)載計(jì)算機(jī)機(jī)箱,其可焊性好、強(qiáng)度高、重量輕、性能價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(shè)備也研制成功,通過材料、工藝、設(shè)備完美結(jié)合,使機(jī)載機(jī)箱技術(shù)達(dá)到了世界先進(jìn)水平。

1、6061整體機(jī)箱真空釬焊工藝

1.1、釬焊前零件的表面準(zhǔn)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(jī)箱焊接表面氧化膜足夠薄。

1.2、機(jī)箱零件的組裝和定位

  經(jīng)過機(jī)加工的零件在釬焊前按圖紙進(jìn)行組裝,焊料片在機(jī)箱組裝時夾緊在焊接零件的焊縫之間。對于結(jié)構(gòu)不復(fù)雜的機(jī)箱用工藝螺釘和架子組裝定位,對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的機(jī)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(shè)計(jì)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(jī)箱在釬焊設(shè)備中的放置

  對于大尺寸機(jī)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(jī)箱板產(chǎn)生翹曲,機(jī)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(chǎn)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(nèi)溫度均勻有利于獲得焊料圓角光滑連續(xù)和牢固結(jié)合的釬焊接縫。如果溫度低于焊料熔點(diǎn)溫度釬料不能完全熔化;如果溫度高于焊料熔點(diǎn)溫度,焊料就會流失。6061 材料整體機(jī)箱真空釬焊所選用的焊料熔點(diǎn)溫度為577℃,而6061母材的固相線為582℃,母材固相線與焊料熔點(diǎn)溫度之差為5℃,即釬焊窗口窄,因此釬焊溫度必須嚴(yán)格控制,溫度均勻性指標(biāo)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(hù)、除氣、凈化。從理論上分析,真空度指標(biāo)越高越好,通過實(shí)際試驗(yàn),工作真空度在6×10-3Pa就能滿足釬焊要求,焊縫經(jīng)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(jī)箱釬焊質(zhì)量,提高生產(chǎn)效率,縮短生產(chǎn)周期,同時對真空泄漏、加熱時間、抽真空速率、和強(qiáng)制冷卻時間等指標(biāo)也提出了要求。

  壓升率:0.3~0.67 Pa/h
  升溫速度:8℃/min
  強(qiáng)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(jī)箱溫度工藝曲線之一,釬料牌號AlSiMg。

焊接溫度工藝曲線圖

2、高精度真空釬焊爐設(shè)計(jì)

  為了滿足6061整體機(jī)箱的釬焊工藝,我們在設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),熱工設(shè)計(jì),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(shù)的運(yùn)用,使溫度均勻性能夠達(dá)到高精度控溫。釬焊設(shè)備的組成如圖2 所示,主要組成部分包括:強(qiáng)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。

釬焊爐結(jié)構(gòu)簡圖

圖2 釬焊爐結(jié)構(gòu)簡圖

2.1、主要技術(shù)指標(biāo)

  (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?dú)鈮毫Γ?le;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