CN1267239C - 等离子切割电极真空钎焊方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种等离子切割电极真空钎焊方法，将等离子切割电极的无氧铜套座、银体、铪丝芯同轴线组合的结构体实现真空钎焊连接，其工艺程序为组合件组装、钎料放置、组装件进真空炉、抽真空、第一次升温、第一次保温、第二次升温、第二次保温、充氮气、冷却出炉成产品，其特征在于：A)无氧铜套座、银体、铪丝芯间的配合间隙选取在0.02～0.05mm；B)钎焊真空度范围控制在1×10-1～5×10-2Pa；C)真空钎焊温度选择在820℃～880℃。采用本发明生产的电极，表面质量好、无氧化、色光亮、焊接均匀致密，且质量稳定，产品合格率达到98%以上。采用本发明生产的电极300件，工况使用表明，国产电极用于切割船用钢板单件寿命达到500米，比进口电极的高出200米，效果良好，推广应用价值较高，市场需求量大。
Description
一、技术领域：
本发明涉及一种真空钎焊方法，特别是公开一种等离子切割电极真空钎焊方法，采用真空钎焊的方法使等离子切割电极中的无氧铜套座、白银内圈和铪丝三者之间有效焊合。本发明代替进口应用于我国引进的船用钢板高效数控等离子切割设备中的等离子切割电极。
二、背景技术：
我国船用钢板高效数控等离子切割设备目前依靠进口，而在进口此类设备时，作为设备中的关键易损件“等离子切割电极”必须作为附件同时购买，其价格昂贵。而且进口电极是采用铜套座、银体及铪丝芯三同轴机械热压组合，由于工作条件温度变化，热合质量直接影响到等离子切割电极的使用寿命。于是我们受托对等离子切割电极进行真空钎焊工艺的研究及试验。
真空钎焊工艺是在真空加热条件下，利用钎料的熔点比基体合金低，溶融后的钎料在被焊工件小间隙的毛细管吸力作用下，填充基体金属间隙而形成牢固结合，由于真空钎焊加热温度较低，对基体金属的物理、化学性能少无影响，并可将复杂零件的若干条焊缝一次焊成，得到航空、航天、电子等行业的重视与运用。但是，采用常规的真空钎焊方法无法使等离子切割电极中铜套座、银体及铪丝芯三者之间有效焊合。
中国专利01253592.3公开了一种名为“等离子切割电极”的产品组成成分及其特征，即该等离子切割电极内部水冷却套采用了纯白银代替铜质，并采用钎焊法使其铜、银、铪三者焊合为一体，替代国外的压紧配合。该发明中未涉及到的等离子切割电极真空钎焊工艺的具体实施方法就是由本发明实现的。
三、发明内容：
本发明的目的在于改变进口电极采用铜套座、银体及铪丝芯三同轴体机械热压配合，而采用真空钎焊完成，使三组件有效焊合，消除等离子切割电极内部二层界面接触电阻和间隙电阻，提高电极的散热和导电性能。
本发明是这样实现的一种等离子切割电极真空钎焊方法，将等离子切割电极的无氧铜套座、银体、铪丝芯同轴线组合的结构体实现真空钎焊连接，其工艺程序为组合件组装、钎料放置、组装件进真空炉、抽真空、第一次升温、第一次保温、第二次升温、第二次保温、充氮气、冷却出炉，其特征在于：
A)无氧铜套座、银体、铪丝芯间的配合间隙选取在0.02～0.05mm；
B)钎焊真空度范围控制在1×10-1～5×10-2Pa；
C)真空钎焊温度选择在820℃～880℃。
本发明真空钎焊工艺要解决的技术问题有：
1.组合件装配间隙的选取；
2.钎焊真空度范围的确定；
3.真空钎焊温度的选择。
为解决以上技术问题，本发明采取对应的技术方案如下：
1.等离子切割电极基座和白银圈、白银圈和铪丝组合装配间隙大小，是影响钎焊层致密性和焊接强度关键因素。间隙过小，阻碍钎料流入，不易形成适率良好的接头；间隙过大，毛细作用减弱，钎料填入困难，接头力学性能相对较差。经过多次实验，本发明确定理想的间隙为0.02～0.05mm，并为确保得到此理想的间隙，根据工件形状，特制了专门的定位夹具，使圆周边的间隙控制均匀。
2.等离子切割电极真空钎焊过程是在真空容器中完成的。通过试验可以得知，高的真空度会加剧金属元素的挥发，对钎焊件和设备都没有益处。经过反复试验对比，本发明得到理想的钎焊真空度为控制在1×10-1～5×10-2Pa之间。
3.真空钎焊温度根据使用钎料的熔点而定，合理的真空钎焊温度，能使钎料的流动性处于最佳状态。通过工艺试验，结果表明选用820℃～880℃真空钎焊温度即能获得满意效果。
本发明的工艺流程为：组合件组装→钎料放置→组装件进炉→抽真空→第一次升温→第一次保温→第二次升温→第二次保温→充氮气冷却→出炉。
所述的钎料在铪丝芯与银体配合间隙及封闭铪丝芯内上端面的钎料采用银铜钎料片；银体与无氧铜套座配合间隙钎料采用银铜钎料丝。
与现有技术相比较，等离子切割电极经真空钎焊后，表面质量好，无氧化，色光亮，焊接均匀致密，且质量稳定，产品合格率达到98％以上。采用本发明工艺处理等离子切割电极300件，工况使用表明，国产电极用于切割船用钢板单件寿命达到500米，比进口电极的高出200米。目前，正进入批量处理阶段。
四、附图说明：
附图1是等离子切割电极组合件结构示意图；
附图2是本发明工艺流程方框图。
图中：1、无氧铜套座；2、银体；3、铪丝芯；4、银铜钎料丝；5、银铜钎料片。
五、具体实施方式：
实施例1：
根据附图1，先将无氧铜套座与银体、银体与铪丝芯之间按0.04mm的间隙组装，并在间隙处放置银铜钎料丝和银铜钎料片。然后，将组装件放置在料架上，推入真空炉进行真空钎焊。所述的真空炉为市售常规产品。将真空炉抽真空至5×10-2Pa，并将真空炉升温至600℃(第一次升温，方框图中升温(1))，保温1小时(第一次保温，方框图中保温(1))，然后再升温至840℃(第二次升温，方框图中升温(2))，保温10分钟(第二次保温，方框图中保温(2))，充入氮气，冷却后出炉，获得合格产品。
实施例2：
选取无氧铜套座与银体、银体与铪丝芯之间间隙0.03mm，真空炉抽真空至3×10-2Pa，先升温至600℃，保温1小时，然后再升温至830℃，保温10分钟，充入氮气，冷却后出炉，获得合格产品。其它如实施例1。
Claims (4)
1.一种等离子切割电极真空钎焊方法，将等离子切割电极的无氧铜套座、银体、铪丝芯同轴线组合的结构体实现真空钎焊连接，其工艺程序为组合件组装、钎料放置、组装件进真空炉、抽真空、第一次升温、第一次保温、第二次升温、第二次保温、充氮气、冷却出炉成产品，其特征在于：
A)无氧铜套座、银体、铪丝芯间的配合间隙选取在0.02～0.05mm；
B)钎焊真空度范围控制在1×10-1～5×10-2Pa；
C)真空钎焊温度选择在820℃～880℃。
2.根据权利要求1所述的等离子切割电极真空钎焊方法，其特征在于：
A)无氧铜套座、银体、铪丝芯间的配合间隙为0.04mm；
B)钎焊真空度控制在5×10-2Pa；
C)真空钎焊温度选择840℃。
3.根据权利要求1所述的等离子切割电极真空钎焊方法，其特征在于：
A)无氧铜套座、银体、铪丝芯间的配合间隙为0.03mm；
B)钎焊真空度控制在3×10-2Pa；
C)真空钎焊温度选择在830℃。
4.根据权利要求1所述的等离子切割电极真空钎焊方法，其特征在于：所述的钎料在铪丝芯与银体配合间隙及封闭铪丝芯内上端面的钎料采用银铜钎料片；银体与无氧铜套座配合间隙钎料采用银铜钎料丝。
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