一种超声波无钎剂铝管钎焊方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种超声波无钎剂铝管钎焊方法，包括：将待焊小管的焊接端浸入盛装有熔融焊料的焊料熔池中；在待焊小管的焊接端外表面上浸镀熔融焊料并形成焊料层；将待焊大管的焊接端与待焊小管的焊接端按照预设间隙装配，并在待焊小管的焊料层上套设焊料环；通过超声波冲击挤压待焊大管的焊接端外表面，同时加热焊料环并使其融化。如此，在超声波的冲击作用下，将金属氧化膜冲击破碎，避免金属氧化膜的形成，同时使焊料环融化后利用焊缝的毛细润湿快速流动，并迅速填充焊缝，整个工艺过程中无需使用钎剂，避免钎剂危害，解决了使用钎剂造成的焊接接头腐蚀问题，有利于环保。本发明专利技术还公开一种超声波无钎剂铝管钎焊装置，其有益效果如上所述。

An ultrasonic soldering free aluminum tube brazing method and device

The invention discloses an ultrasonic brazing method for aluminium pipe without flux, which comprises: immersing the welding end of the tubule to be welded in a welding pool filled with molten solder; immersing the molten solder on the outer surface of the welding end of the tubule to be welded and forming a solder layer; and installing the welding end of the tubule to be welded with the welding end of the tubule to be welded in accordance with the preset gap. The outer surface of the welding end of the pipe to be welded is extruded by ultrasonic impact, and the welding ring is heated and melted at the same time. In this way, under the impact of ultrasonic wave, the metal oxide film is impacted and broken to avoid the formation of metal oxide film. At the same time, the solder ring is melted and the capillary wetting of the weld is used to quickly flow and fill the weld. The whole process does not need to use the flux, avoids the harm of the flux, and solves the welding caused by the use of the flux. Joint corrosion is beneficial to environmental protection. The invention also discloses an ultrasonic soldering free aluminum tube brazing device, which has the beneficial effect as mentioned above.

【技术实现步骤摘要】
一种超声波无钎剂铝管钎焊方法及装置
本专利技术涉及钎焊
，特别涉及一种超声波无钎剂铝管钎焊方法。本专利技术还涉及一种超声波无钎剂铝管钎焊装置。
技术介绍
随着中国机械工业的发展，越来越多的金属加工制造工艺得到开发利用。其中，铝作为一种比重小和导电性能良好的材料，是型材加工工艺中减轻重量和降低成本的重要途径。但是铝的硬度较低，材质偏软，为此一般将铝材与其余金属材质混合使用，或者直接使用铝合金。不同金属材质之间的混合使用一般通过焊接实现，对于铝材而言，一般可通过摩擦焊、爆炸焊或钎焊完成，其中钎焊工艺的应用最为广泛。钎焊是采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点且低于母材熔化温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。钎焊变形小，接头光滑美观，适合于焊接精密、复杂和由不同材料组成的构件，如蜂窝结构板、透平叶片、硬质合金刀具和印刷电路板等。目前，铝钎焊的主要难题是在焊接时铝材表面会形成硬而难溶的氧化膜。传统的钎剂助焊技术中，一般需要以焊料∶钎剂为7∶1的质量配比使用，特别是铝锌合金和铝镁合金，由于其熔点较低，需要配合中温钎焊常用强酸强碱类钎焊剂，如氟铝酸铯(AlF3-CsF)钎剂等，其消耗巨大，而CsF成本价格非常高，焊后还要加以清洗，并且钎剂还会对环境造成污染，对人员造成健康伤害。因此，如何在铝管钎焊过程中避免金属氧化物的形成和钎剂的危害，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种超声波无钎剂铝管钎焊方法，能够在铝管钎焊过程中避免金属氧化物的形成和钎剂的危害。本专利技术的另一目的是提供一种超声波无钎剂铝管钎焊装置。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种超声波无钎剂铝管钎焊方法，包括：将待焊小管的焊接端浸入盛装有熔融焊料的焊料熔池中；在所述待焊小管的焊接端外表面上浸镀熔融焊料并形成焊料层；将待焊大管的焊接端与所述待焊小管的焊接端按照预设间隙装配，并在所述待焊小管上套设焊料环；通过超声波冲击挤压所述待焊大管的焊接端外表面，同时加热所述焊料环并使其融化。优选地，在将所述待焊小管的焊接端浸入所述焊料熔池之前，还包括：将所述待焊大管的焊接端扩口形成锥孔，同时将所述待焊小管的焊接端外表面打磨形成锥面，并使所述锥孔的顶角与所述锥面的顶角相等。优选地，在所述待焊小管的焊接端外表面上浸镀熔融焊料，具体包括：通过超声波冲击挤压所述待焊小管的焊接端外表面，并同时周向均匀转动所述待焊小管。优选地，将所述待焊大管的焊接端与所述待焊小管的焊接端按照预设间隙装配时，使所述待焊大管的锥孔内表面与所述待焊小管的锥面外表面间的垂直距离处于40～400μm内。优选地，通过超声波冲击挤压所述待焊大管的焊接端外表面时，以预设角速度同步旋转所述待焊大管和待焊小管。优选地，通过超声振动头产生超声波冲击，且在冲击挤压所述待焊大管和待焊小管的焊接端外表面时，使所述超声振动头垂直于所述待焊大管和待焊小管的焊接端外表面。本专利技术还提供一种超声波无钎剂铝管钎焊装置，包括：焊料熔池，用于盛装焊料并将其加热至熔融；焊料环，用于套设在待焊小管上，以在熔融后填补待焊大管的焊接端内表面与所述待焊小管的焊接端外表面间的缝隙；超声振动头，用于通过超声波冲击挤压所述待焊大管和待焊小管的焊接端外表面，以破碎所述待焊大管和待焊小管的焊接端上形成的金属氧化膜；加热器，用于加热所述超声振动头至预设温度，以使所述超声振动头在冲击挤压所述待焊大管的焊接端外表面时使所述焊料环熔融。优选地，还包括与所述超声振动头相连、用于产生超声波的发生器，与所述发生器相连、用于调节其产生的超声波的功率和频率的换能器，以及用于对所述换能器进行散热降温的冷却器。优选地，所述加热器环绕设置在所述超声振动头的杆部，且通过氢氧焰对其进行加热。优选地，所述焊料熔池包括用于盛装焊料的焊料坩埚和用于对其进行加热的加热底座，且所述焊料坩埚具体呈横截面为等腰直角三角形的三棱柱状。本专利技术所提供的超声波无钎剂铝管钎焊方法，主要包括四个步骤，分别为：将待焊小管的焊接端浸入盛装有熔融焊料的焊料熔池中；在所述待焊小管的焊接端外表面上浸镀熔融焊料并形成焊料层；将待焊大管的焊接端与所述待焊小管的焊接端按照预设间隙装配，并在所述待焊小管上套设焊料环；通过超声波冲击挤压所述待焊大管的焊接端外表面，同时加热所述焊料环并使其融化。其中，在第一步中，在焊料熔池中盛装焊料，并将其加热至融化，然后将待焊小管的焊接端浸入焊料熔池中，此处待焊小管与待焊大管是根据其直径大小而区分的两个焊接工件。在第二步中，待焊小管的焊接端浸入熔融焊料中后，即被熔融焊料所包围，并且与空气隔绝，此时在待焊小管的焊接端的外表面上镀上一层熔融焊料，并在待焊小管上形成焊料层。在此过程中，由于待焊小管的焊接端沉浸在熔融焊料中，因此可以避免氧气与其外表面相接触，进而显著地避免金属氧化物的形成。在第三步中，开始焊接，将待焊大管的焊接端与待焊小管的焊接端按照要求接驳并固定，并保证两者之间的缝隙间距为符合预设间隙的间隙配合，然后再在待焊小管的焊料层上套设焊料环。在第四步中，通过超声波冲击挤压待焊大管的焊接端外表面，同时加热焊料环并使其融化，其中，加热焊料环时，待焊大管的焊接端内表面可能出现金属氧化膜，而在超声波的冲击作用下，将金属氧化膜冲击破碎，避免金属氧化膜的形成，同时超声波的冲击挤压作用使焊料环融化后利用焊缝的毛细润湿快速流动，并迅速填充待焊大管和待焊小管的焊接端的缝隙，最终完成高强度焊接。并且整个工艺过程中无需使用钎剂，焊后无需清理，能够有效避免钎剂在生产环节和焊接过程产生的环境污染和人员伤害问题，解决了使用钎剂造成的焊接接头腐蚀问题，有环境保护和节约成本的重大意义。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术所提供的一种具体实施方式的流程图；图2为本专利技术所提供的一种具体实施方式的结构图；图3为本专利技术所提供的一种具体实施方式中待焊大管和待焊小管的具体焊接过程示意图。其中，图2—图3中：待焊大管—1，待焊小管—2，焊料熔池—3，焊料坩埚—301，加热底座—302，焊料环—4，超声振动头—5，加热器—6，发生器—7，换能器—8，冷却器—9，焊料层—10。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参考图1，图1为本专利技术所提供的一种具体实施方式的流程图。在本专利技术所提供的一种具体实施方式中，超声波无钎剂铝管钎焊方法主要包括四个步骤，分别为：将待焊小管2的焊接端浸入盛装有熔融焊料的焊料熔池3中；在所述待焊小管2的焊接端外表面上浸镀熔融焊料并形成焊料层10；将待焊大管1的焊接端与所述待焊小管2的焊接端按照预设间隙装配，并在所述待焊小管2上套设焊料环4；通过超声波冲击本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声波无钎剂铝管钎焊方法，其特征在于，包括：将待焊小管的焊接端浸入盛装有熔融焊料的焊料熔池中；在所述待焊小管的焊接端外表面上浸镀熔融焊料并形成焊料层；将待焊大管的焊接端与所述待焊小管的焊接端按照预设间隙装配，并在所述待焊小管上套设焊料环；通过超声波冲击挤压所述待焊大管的焊接端外表面，同时加热所述焊料环并使其融化。

【技术特征摘要】
1.一种超声波无钎剂铝管钎焊方法，其特征在于，包括：将待焊小管的焊接端浸入盛装有熔融焊料的焊料熔池中；在所述待焊小管的焊接端外表面上浸镀熔融焊料并形成焊料层；将待焊大管的焊接端与所述待焊小管的焊接端按照预设间隙装配，并在所述待焊小管上套设焊料环；通过超声波冲击挤压所述待焊大管的焊接端外表面，同时加热所述焊料环并使其融化。2.根据权利要求1所述的超声波无钎剂铝管钎焊方法，其特征在于，在将所述待焊小管的焊接端浸入所述焊料熔池之前，还包括：将所述待焊大管的焊接端扩口形成锥孔，同时将所述待焊小管的焊接端外表面打磨形成锥面，并使所述锥孔的顶角与所述锥面的顶角相等。3.根据权利要求2所述的超声波无钎剂铝管钎焊方法，其特征在于，在所述待焊小管的焊接端外表面上浸镀熔融焊料，具体包括：通过超声波冲击挤压所述待焊小管的焊接端外表面，并同时周向均匀转动所述待焊小管。4.根据权利要求3所述的超声波无钎剂铝管钎焊方法，其特征在于，将所述待焊大管的焊接端与所述待焊小管的焊接端按照预设间隙装配时，使所述待焊大管的锥孔内表面与所述待焊小管的锥面外表面间的垂直距离处于40～400μm内。5.根据权利要求4所述的超声波无钎剂铝管钎焊方法，其特征在于，通过超声波冲击挤压所述待焊大管的焊接端外表面时，以预设角速度同步旋转所述待焊大管和待焊小管。6.根据权利要求5所述的超声...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈海燕，赖振民，高攀，陈子良，李泽标，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44