金属套接部件的扩散焊接方法技术

本公开提供了金属套接部件的扩散焊接方法，包括：获得待焊接的金属外套和金属内套、胀芯，其中：金属内套的外侧面与金属外套的内侧面为相匹配的圆柱面，金属内套的内侧面呈第一锥形面；胀芯可放入金属内套内，其外侧面与金属内套的内侧面相匹配；进行金属外套、金属内套和胀芯的装配；在高温和真空条件下，向胀芯施加轴向的位移载荷，在第一锥形面和第二锥形面共同形成的接触面的作用下，胀芯将所受到的轴向位移转变为径向位移，将金属内套的外侧面与金属外套的内侧面压紧并将两者结合在一起，实现金属内套和金属外套的扩散焊接。本公开相较于钎焊方法，尺寸精度高，焊接质量与结合强度大大提高。

Diffusion welding method for metal sleeve parts

The disclosure provides metal sheathed component diffusion welding method for welding: metal sheath and inner metal sleeve, the expansion core including: inner side of outer surface and the inner metal sleeve of the metal sleeve is a cylindrical surface, the inside surface is the first conical surface of the inner metal sleeve; expanding core can be put in the metal sleeve, the outer side and the inner surfaces of the inner metal sleeve; metal jacket, metal inner sleeve and an expanding core assembly; at high temperature and vacuum conditions, displacement load applied to the axial expansion core, the contact surface of the conical surface effect in the first and second tapered surface jointly formed under axial displacement will the expansion core into the inner surface of the radial displacement, lateral pressing the metal sleeve and metal liner and combine together, realize the diffusion of metal liner and metal sleeve welding. Compared with the soldering method, the present invention has high dimensional accuracy, and greatly improves the welding quality and bonding strength.

【技术实现步骤摘要】
金属套接部件的扩散焊接方法
本公开涉及金属焊接领域，尤其涉及一种金属套接部件的扩散焊接方法。
技术介绍
微波真空电子器件是指在真空或气体介质中，由于电子或离子在电极间的传输而产生信号的放大与转换效应的有源器件。微波真空电子器件经过多年的发展，已经成为了当代国防装备和国民经济各部门都在使用的一类最重要的电子学器件。在信息系统、通信系统和人民的日常生活中，真空电子器件也发挥着重要的作用。作为雷达、通信、电子对抗、电子干扰等领域的重要部分，实际的服役条件对真空电子器件的质量提出了极高的要求。对于通常的电子器件的外壳体结构，传统上通常采用钎焊的方式进行不锈钢与无氧铜的焊接。但是由于电子器件中的外壳体结构通常处在高压电场、磁场中，可能会受到电子的轰击，工作温度高达数百摄氏度。此时，如果钎焊焊接质量差，将直接导致不锈钢与无氧铜在服役条件下变形、开裂，最终不能保证电子器件中的真空环境，对整体设备造成巨大的损伤。针对真空电子器件越来越小型化的发展趋势，钎焊的焊接方法焊缝宽度大，越来越难以满足整体器件的尺寸要求。同时，真空电子器件的精密结构要求不锈钢与无氧铜薄壁件之间的焊接成型方法具有相当高的尺寸精度。因此，改进不锈钢与无氧铜之间的焊接方法，对于满足真空电子器件的性能要求与使用要求有着重要的影响。公开内容(一)要解决的技术问题本公开提供了一种金属套接部件的扩散焊接方法，以至少部分解决以上所提出的技术问题。(二)技术方案本公开金属套接部件的扩散焊接方法包括：获得待焊接的金属外套和金属内套、胀芯，其中：金属内套的材料不同于金属外套的材料，金属内套的外侧面与金属外套的内侧面为相匹配的圆柱面，金属内套的内侧面呈第一锥形面；胀芯可放入金属内套内，其外侧面与金属内套的内侧面相匹配，呈与第一锥形面互补的第二锥形面；进行金属外套、金属内套和胀芯的装配：将金属内套放入金属外套中，使金属外套与金属内套之间为滑动间隙配合；将胀芯放入金属内套中，使胀芯与金属内套压紧，两者配合无间隙；将装配好的金属外套、金属内套和胀芯装入扩散焊炉；在高温和真空条件下，向胀芯施加轴向的位移载荷，在第一锥形面和第二锥形面共同形成的接触面的作用下，胀芯将所受到的轴向位移转变为径向位移，将金属内套的外侧面与金属外套的内侧面压紧并将两者结合在一起，实现金属内套和金属外套的扩散焊接。优选地，在本公开的一些实施例中，第一锥形面和第二锥形面的锥角α介于1°～30°之间。优选地，在本公开的一些实施例中，锥角α介于1°～5°之间。优选地，在本公开的一些实施例中，进行金属外套、金属内套和胀芯的装配的步骤之前还包括：在金属外套和金属内套的待焊接面上形成中间过渡层。优选地，在本公开的一些实施例中，中间过渡层的成分为镍或银，其厚度介于0.003-0.008mm之间。优选地，在本公开的一些实施例中，形成中间过渡层的工艺为电镀或者化学镀。优选地，在本公开的一些实施例中，进行金属外套、金属内套和胀芯的装配的步骤之前还包括：对金属外套和金属内套的待焊接面进行表面处理，使待焊接面无毛刺和划痕，表面光洁度Ra≤1.6μm；对胀芯的外侧面进行表面处理，表面处理使胀芯的外侧面无毛刺和划痕，表面光洁度Ra≤1.6μm。优选地，在本公开的一些实施例中，金属外套的材料为不锈钢；金属内套的材料为无氧铜。优选地，在本公开的一些实施例中，胀芯的材料为不锈钢或耐热高强钢。优选地，在本公开的一些实施例中，将装配好的金属外套、金属内套和胀芯装入扩散焊炉的步骤之后，对扩散焊炉进行抽真空操作，在达到预设真空度后，采用阶梯升温的方式对扩散焊炉进行升温；在高温和真空条件下，向胀芯施加轴向的位移载荷的步骤中：高温≥1000℃，真空度优于10-3Pa，分阶段向胀芯施加轴向的位移载荷。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本公开金属套接部件的扩散焊接方法至少具有以下有益效果其中之一：(1)采用真空扩散焊接的方法进行金属内套与金属外套之间的焊接，相较于钎焊方法，尺寸精度高，两种金属材料之间结合更加紧密，焊接质量与结合强度大大提高；(2)利用胀芯，采用锥形面将轴向的位移转化为金属内套的径向位移，完成金属内套与金属外套的扩散焊接，形成了可靠的结合强度高的焊缝；(3)不使用钎料，利用两种不同材料间原子在高温和压力下的扩散作用完成薄壁件的圆周方向焊接，获得符合要求的焊缝。附图说明图1为本公开实施例不锈钢与无氧铜的真空扩散焊接方法的流程图。图2为图1所示不锈钢与无氧铜的真空扩散焊接方法在放入扩散焊炉前，装配好的金属外套、金属内套和胀芯的示意图。图3为图1所示不锈钢与无氧铜的真空扩散焊接方法中扩散焊炉阶梯升温的示意图。【本公开实施例附图主要元件符号说明】1-不锈钢外套；2-不锈钢胀芯；3-无氧铜内套。具体实施方式本公开提供一种金属套接部件的扩散焊接方法，该方法能有效的实现两种不同材料的金属内套和金属外套之间的扩散焊接过程，获得具有良好焊接结合强度的薄壁壳体组件。为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。在本公开的第一个示例性实施例中，提供了一种不锈钢与无氧铜的真空扩散焊接方法。图1为本公开实施例不锈钢与无氧铜真空扩散焊接的方法的结构示意图。如图1所示，本实施例不锈钢与无氧铜真空扩散焊接的方法包括：步骤A：获得金属外套，其内侧面呈圆柱面；本实施例中，金属外套的材料为不锈钢，其材料牌号为：1Cr18Ni9Ti。本领域技术人员应当知晓，除了不锈钢材料之外，还可以采用其他材料制备外套，同样可以应用本专利技术。步骤B：获得金属内套，金属内套的材料不同于金属外套的材料，金属内套的外侧面与金属外套的内侧面为相匹配的圆柱面，金属内套的内侧面呈第一锥形面；本实施例中，金属内套的材料为无氧铜，其材料牌号为：TU1。无氧铜内套可以自行加工而成，也可以通过采购获得。步骤C：获得可放入金属内套内，外侧面呈第二锥形面的胀芯，该第二锥形面与第一锥形面互补；在本实施例中，胀芯的材料为耐热不锈钢，材料牌号为Cr25Ni18。本领域技术人员应当知晓，除了耐热不锈钢之外，还可以采用耐热高强钢或其他满足强度要求的金属或非金属材料制备。请参照图2，本实施例中，第一锥形面和第二锥形面互补，两者的锥角α可以根据需要进行选择，介于1°～30°之间，优选地介于1°～10°之间，更优选地介于1°～5°之间。在这种情况下，胀芯可以插入内套中，两者之间锥形面可以良好匹配，装配后两者之间无间隙。步骤D：对金属外套和金属内套的待焊接面进行表面处理，去除表面毛刺和划痕，令待焊接面的表面光洁度Ra≤1.6μm；需要说明的是，此处的待焊接面的表面处理，以及后续的形成中间过渡层、胀芯的表面处理和去油处理，可以自行进行，也可以购买已经经过相应处理的成品，只要在焊接之前，相应的零件符合要求即可。步骤E：在金属外套和金属内套的待焊接面形成中间过渡层；本实施例中，在不锈钢外套和无氧铜内套上的中间过渡层为镍层，其厚度介于0.003-0.008mm之间。本领域技术人员应当清楚，中间过渡层中的活化元素有利于不锈钢外套和无氧铜内套的紧密结合。除了镍之外，还可以采用银等成分来制备中间过渡层来辅助焊接，制备方式可以是电镀或者化学镀。步骤F：对胀芯的外侧面(与金属本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属套接部件的扩散焊接方法，包括：获得待焊接的金属外套和金属内套、胀芯，其中：金属内套的材料不同于金属外套的材料，金属内套的外侧面与金属外套的内侧面为相匹配的圆柱面，金属内套的内侧面呈第一锥形面；胀芯可放入金属内套内，其外侧面与所述金属内套的内侧面相匹配，呈与所述第一锥形面互补的第二锥形面；进行金属外套、金属内套和胀芯的装配：将金属内套放入金属外套中，使金属外套与金属内套之间为滑动间隙配合；将胀芯放入金属内套中，使胀芯与金属内套压紧，两者配合无间隙；将装配好的金属外套、金属内套和胀芯装入扩散焊炉；在高温和真空条件下，向胀芯施加轴向的位移载荷，在第一锥形面和第二锥形面共同形成的接触面的作用下，胀芯将所受到的轴向位移转变为径向位移，将金属内套的外侧面与金属外套的内侧面压紧并将两者结合在一起，实现金属内套和金属外套的扩散焊接。

【技术特征摘要】
1.一种金属套接部件的扩散焊接方法，包括：获得待焊接的金属外套和金属内套、胀芯，其中：金属内套的材料不同于金属外套的材料，金属内套的外侧面与金属外套的内侧面为相匹配的圆柱面，金属内套的内侧面呈第一锥形面；胀芯可放入金属内套内，其外侧面与所述金属内套的内侧面相匹配，呈与所述第一锥形面互补的第二锥形面；进行金属外套、金属内套和胀芯的装配：将金属内套放入金属外套中，使金属外套与金属内套之间为滑动间隙配合；将胀芯放入金属内套中，使胀芯与金属内套压紧，两者配合无间隙；将装配好的金属外套、金属内套和胀芯装入扩散焊炉；在高温和真空条件下，向胀芯施加轴向的位移载荷，在第一锥形面和第二锥形面共同形成的接触面的作用下，胀芯将所受到的轴向位移转变为径向位移，将金属内套的外侧面与金属外套的内侧面压紧并将两者结合在一起，实现金属内套和金属外套的扩散焊接。2.根据权利要求1所述的扩散焊接方法，其中，第一锥形面和第二锥形面的锥角α介于1°～30°之间。3.根据权利要求2所述的扩散焊接方法，其中，所述锥角α介于1°～5°之间。4.根据权利要求1所述的扩散焊接方法，所述进行金属外套、金属内套和胀芯的装配的步骤之前还包括：在金属外套和金属内套的待焊接面上形成中...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙宇辉，王刚，王庆祥，
申请(专利权)人：中国科学院电子学研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11