本发明专利技术提供一种半固态振动辅助钎焊设备，其包括焊接部分、机械振动部分、电磁振动部分和控制部分。本设备将激振器安装在振动平台中间位置的下方，同时将焊接平台安装在振动平台中间位置的上方；将电磁线圈安装在焊接平台周围，且电磁线圈与振动平台及焊接平台不接触。通过激振器带动振动平台及在振动平台上的焊接平台的振动，电磁线圈产生电磁搅拌和振动，通过电磁搅拌与振动作用，改变熔池液态金属结晶过程中的传质和传热过程，从而改变晶粒的结晶方向，细化一次组织，减小偏析，提高焊缝的力学性能，降低气孔、裂纹等焊接缺陷的敏感性，从而实现铝合金与镁合金的高效、高质量焊接，同时可以实现镁合金及铝合金同质的焊接。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及是一种半固态振动辅助钎焊设备。
技术介绍
异种金属焊接构件的特点是能够最大限度地利用材料的各自优点，收到“物尽其用”的效果，而且又可获得更好的经济效益。由于异种金属的焊接性相差较大时，其焊接质量及焊接效率较低，特别是镁铝异种金属的焊接。由于Mg的比刚度高，导热、导电性能好， 电磁屏蔽、阻尼性能好且价格低廉，因此成为新世纪最有发展潜力的非铁金属材料之一。而铝镁异种材料焊接将镁的高比强度、高比弹性模量、高阻尼减震性、高导热性、高静电屏蔽性、高机械加工性和极低的密度与铝的良好的机械强度、良好的耐蚀性能相结合起来。又由于镁和铝在地壳中的含量都很丰富，因此镁铝异种材料若能牢固焊接在一起，将具有十分广阔的应用前景。下面分别对各种已有的焊接方法进行介绍 1、熔化焊熔化焊(如TIG焊、激光焊等)是金属材料连接最常用的焊接方法之一，但将其应用于铝镁异种材料的焊接中，在接头熔合区附近存在大量连续的Mg17Al21, Mg2Al3等脆性金属间化合物相，这些脆性金属间化合物使得在镁和铝接合处施加很小的力也会开裂，而不能获得性能较好的Mg/Al异种金属焊接接头。2、钎焊铝合金表面存在一层致密的氧化膜(Al2O3),钎焊过程中如去除不彻底，钎料对表面的润湿铺展能力将被大大降低，严重影响接头的成形及最终性能。目前对于铝合金材料的钎焊采用钎剂，通过化学反应去除氧化膜，或者采用真空的焊接环境以避免厚且致密的氧化膜的生成来实现焊接，或者提高钎焊温度，基体部分软化甚至熔化在某种程度上可得到改善。然而，钎剂的使用一方面是增加了成本，另一方面钎剂一般都具有腐蚀性，如焊后清洗不完全，接头在服役过程中容易出现腐蚀破坏问题；真空环境的焊接限制了焊接的灵活性， 结构稍复杂、尺寸稍大的构件的焊接变得困难，且该方法焊接周期长、成本高；钎焊温度过高易引起母材的过烧熔蚀，影响钎焊质量。3、固相焊利用摩擦焊焊接Mg/Al异种金属得到焊接接头的组织为2种材料的混合层，由于焊接过程同样存在大的塑性变形和固态流动，使得搅拌区内得到由动态再结晶得到的细晶组织，强度和韧性介于2种材料之间，从而成功地实现了镁合金与异种金属的连接。但搅拌摩擦焊设备较昂贵，成本高，导致搅拌摩擦焊在Mg/Al异种金属的焊接收到限制。利用真空扩散焊需要通过严格控制加热温度、保温时间和焊接压力，才可以获得界面结合紧密的Mg/Al异种金属扩散焊接头，接头界面过渡区主要是由Mg，Al原子相互扩散形成的，并且界面过渡区呈现界限分明的相层。该方法需要在真空环境下，限制了焊接的灵活性，结构稍复杂、尺寸稍大的构件的焊接变得困难，且该方法焊接周期长、成本高。4、铝基复合材料液相振动焊接方法哈尔滨工业大学闫久春等人专利技术的“高效铝基复合材料液相振动焊接方法”(专利号 ZL. 03111099. 1)，主要依靠振动条件下焊件表面微观突起相互剪切和液态钎料金属的适当溶解的机理，来实现氧化膜的破碎和焊缝的成型。氧化膜的破除与焊缝成型是同时完成的。正是由于氧化膜的破除与焊缝成型是同时进行的，致使整个过程的出现钎料易流失， 焊缝成型较差的问题。5、铝合金及其复合材料非真空半固态振动流变连接方法哈尔滨工业大学闫久春等人专利技术的“铝合金及其复合材料非真空半固态振动流变连接方法”(公开号1876302A)，棒料焊件要依靠振动单一焊件条件下，使得钎料中的固相颗粒去挤压机破碎基体氧化膜、钎料金属中液态部分的适当溶解的机理，来实现氧化膜的破碎和焊缝的成型。焊接过程中需要较高的对中精度与焊接间隙，对被连接件的形状有较高的要求，并且由于振动引起的周期性压缩一拉伸效应使焊缝极易产生气孔，极大地限制了焊缝强度的提高，使该种焊接方法应用范围受到了一定的限制。6、无保护低温焊接铝基复合材料的方法哈尔滨工业大学吕世雄等人专利技术的“一种无保护低温焊接铝基复合材料的方法”(公开号CN1M6836A)，该方法主要是依靠不锈钢钢丝刮磨涂有Si-Al基钎料的工件表面，使铝基复合材料表面氧化层破坏，从而使熔化的钎料渗入母材中而实现连接。焊接过程中需要钢丝对工件表面进行刮磨，破除氧化层不彻底且不易实现自动化，同时刮磨的过程中容易卷入气体，使焊缝极易产生气孔。综上所述，铝合金与镁合金的焊接性比较特殊，无论采用哪种焊接方法，Mg/Al异种金属焊接接头的结合区均存在高硬度的脆性Mg-Al系金属间化合物相，这对于提高Mg/ Al异种金属接头的塑韧性及应用都是不利的。主要原因是由于脆性的铝镁金属间化合物使连接工艺难以控制。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种半固态振动辅助钎焊设备，实现铝合金、镁合金异质或质材料之间的焊接，克服这些材料在焊接时产生Mg-Al系金属间化合物连续化及需在真空环境下进行的问题，改善接头组织，同时机械振动提供的是大幅的振动，其产生的振动力场能够促进基体氧化膜的破碎及焊缝化学成分的均勻性；通过电磁搅拌与振动作用，改变熔池液态金属结晶过程中的传质和传热过程，从而改变晶粒的结晶方向，细化一次组织，减小偏析，提高焊缝的力学性能，降低气孔、裂纹等焊接缺陷的敏感性。从而实现铝合金与镁合金的高效、高质量焊接，同时可以实现镁合金及铝合金同质的焊接。本专利技术的目的是这样实现的一种半固态振动辅助钎焊设备，其包括焊接部分、机械振动部分、电磁振动和控制部分。所述焊接部分包括焊接平台、热电偶和加热管；所述焊接平台上放置焊件，热电偶一端与焊件相连，另一端与控制部分的温度控制面板相连；所述焊接平台下设置有加热管。所述机械振动部分包括有振动平台、限位弹簧、振动平台支柱和激振器；所述焊接平台通过焊接平台支柱固定振动平台上；振动平台支柱的连接部位设置限位弹簧，其功能在于避免振动平台因激振器产生的力过大而设置的，同时可以吸收一部分振动能量，保证振动平台各部分的振动一致性。所述电磁振动部分包括电磁线圈、线圈支架和磁场电源，利用磁场电源实现交变电流产生的磁场，从而实现对焊接过程中固相与液相的磁场搅拌和振动。所述控制部分包括电路控制线路、激振器控制面板、控制箱、温度控制面板和加速度传感器；所述控制箱内安装激振器控制面板和温度控制面板，激振器控制面板发送信号控制安装在振动平台上的激振器的转速，激振器控制面板上显示加速度传感器的数值；温度控制面板与加热管连接，控制加热管的加热功率并显示实时焊接温度；所述加速度传感器有三个，分别设置在能检测振动平台的X、Y、Z三个方向的振幅的位置上，与激振器控制面板相连，将XYZ三个方向的加速度反馈给激振器控制面板。进一步，所述焊接平台上还安装有钎缝间隙调整机构，其包括调整螺钉、滑动锲块、固定锲块和调整螺钉安装座，所述调整螺钉安装座固定焊接平台上，固定锲块固定在调整螺钉安装座一侧并位于焊件下方，所述滑动锲块放置在固定锲块之上，两者锲面接触，调整螺钉水平安装在调整螺钉安装座上，其端部顶住活动锲块的一端。这样调整螺丝通过控制滑动锲块的高低来调整钎缝的间隙，间隙可在1(Γ500 μ m内任意调整；弹簧和压紧螺母起保证在焊接过程中下焊接与上焊件的相对位置不发生改变的作用，同时调整弹簧和压紧螺母与上焊件的相对位置来实现压力的变化，并在焊前利用压力测试仪对其压力进行测量。所述电磁振动部分的磁场电流为广20A之间，磁场频率为广IOOHz，其中电磁线圈与振动平台未接本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种半固态振动辅助钎焊设备，其特征在于，其包括焊接部分、机械振动部分、电磁振动部分和控制部分；所述焊接部分包括焊接平台（１３）、热电偶（２）和加热管（１４）；所述焊接平台（１３）上放置上焊件（１）与下焊件（６），热电偶（２）一端与焊件相连，另一端与控制部分的温度控制面板相连；所述焊接平台（１３）下设置有加热管（１４）；所述机械振动部分包括有振动平台（１５）、振动平台支柱（１７）和激振器（１８）；所述焊接平台（１５）通过焊接平台支柱固定振动平台（１７）上；所述电磁振动部分包括电磁线圈（２７）、线圈支架（２８）和磁场电源（２９），所述电磁线圈（２７）通过线圈支架（２８）悬挂在焊接平台（１３）周围；磁场电源（２９）给电磁线圈（２７）输出交变电流，电磁线圈（２７）产生的磁场对焊接过程中固相与液相进行搅拌和振动；所述控制部分包括电路控制线路（２９）、激振器控制面板（２１）、控制箱（２２）、温度控制面板（２３）和加速度传感器（２４）；所述控制箱（２２）内安装激振器控制面板（２１）和温度控制面板（２３），激振器控制面板（２１）发送信号控制安装在振动平台（１５）上的激振器（１８）的转速，激振器控制面板（２１）上显示加速度传感器（２４）的数值；温度控制面板（２３）与加热管（１４）连接，控制加热管（１４）的加热功率并显示实时焊接温度；所述加速度传感器（２４）至少有三个，分别设置在能检测振动平台（１５）的Ｘ、Ｙ、Ｚ三个方向的振幅的位置上，与激振器控制面板（２１）相连，将ＸＹＺ三个方向的加速度反馈给激振器控制面板（２１）。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李晖，罗泉祥，许惠斌，陈勇，李欣，邢希学，刘新，周亮，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：发明
国别省市：85
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