具有尺寸适应性的开放式扩散焊装置的制作方法

本实用新型涉及焊接设备领域，特别涉及一种具有尺寸适应性的开放式扩散焊装置，可以在开放环境下实现大尺寸变动范围工件的扩散焊接。

背景技术：

扩散焊是将两个待焊工件紧压在一起，置于真空或保护气氛下，加热至母材熔点以下温度，对其施加压力使两焊件表面微观凹凸不平处产生塑性变形达到紧密接触，再经保温、原子间相互扩散而形成牢固冶金连接的一种焊接方法。扩散焊工艺参数主要包括温度、压力、时间、真空度以及焊件表面处理和中间层材料的选择等。这些因素对扩散连接过程和接头质量有着极其重要的影响。

为了实现上述功能，扩散焊设备应包括加热系统、加压系统、测量与控制系统。此外，根据采用真空保护或惰性气体保护，设备还应包括真空室、真空系统或气体保护系统。若采用真空保护，还应加入水冷系统。真空室由耐高温材料围成，以保持设定的温度。真空室外壳一般采用水循环系统进行冷却，防止系统过热。真空系统由扩散泵和机械泵组成。扩散焊采用的加热方式有感应加热、辐射加热和接触加热。焊接时施加的压力较小，压强一般介于1mpa到10mpa之间。加压方式可分为机械加压和液力加压。当材料的高温变形抗力较大，或表面粗糙、扩散焊接温度较低时，需提高压力。测量与控制系统包括温度、压力、真空度及时间的控制和测量。温度测量采用热电偶或红外线，压力测量采用压力传感器。

按照结构形式、加热方法、加压方法、测量与控制方法的不同，扩散焊设备可分为许多类型。目前以真空高频感应加热扩散焊机最为常见，其加热系统由感应线圈和高频电源组成。试验用焊接一般采用小型立式真空扩散焊机。生产中的设备多为大型超高真空扩散焊机。除去电源、控制器等设备，真空室、真空泵和冷却系统需要占用很大的空间，若采用液力加压，则空间占用更大，且真空室对工件的尺寸有严格的限制，也无法进行连续式批量生产。此外，当前的扩散焊设备一次性投资较大，单套设备的造价通常十几万至几十万不等。为此，寻求一种既能保证焊接质量，又能在一定程度上排除设备对工件尺寸的限制，同时极大程度地降低成本、减少空间占用、提高生产效率的扩散焊设备具有重要的现实意义。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种具有尺寸适应性的开放式扩散焊装置，解决了常规扩散焊设备焊件结构和尺寸受限、空间占用率大、造价昂贵等问题。本实用新型可以满足不同尺寸试样高效、可靠、便捷的扩散焊接要求，同时大幅度降低生产成本。本实用新型可焊接的试样尺寸范围较大，并可根据需要准确调整参数，保证扩散焊试样和感应线圈的精确定位，从而在保证焊接质量的同时提高扩散焊效率。此外，该装置为开放式，结构紧凑、装配精度高，具有空间适应性，可根据需要灵活调整其上部件。

本实用新型的上述目的通过以下技术方案实现：

具有尺寸适应性的开放式扩散焊装置，扩散焊试样a6、扩散焊试样b16分别通过试样夹具a4、试样夹具b22安装在x向工作台a5、x向工作台b17上，x向工作台a5、x向工作台b17分别通过滑块a3、滑块b18安装在底座1上；感应线圈12通过滑块c9安装在z向工作台13上，热电偶夹具8和保护气体喷嘴夹具10分别固定在z向工作台13上，z向工作台13固定在y向工作台7上，y向工作台7通过滑块d14安装在底座1上，通过x向工作台a5、x向工作台b17的移动实现扩散焊试样a6、扩散焊试样b16待焊面的紧密接触并施加焊接压力，再通过y向工作台7和滑块c9的移动调整感应线圈12的位置，从而在开启保护气体和感应电源后实现扩散焊连接。

所述的x向工作台a5、x向工作台b17分别通过精密滚珠丝杠与直线导轨副a2、精密滚珠丝杠与直线导轨副b24实现扩散焊试样a6、扩散焊试样b16在x向的移动以及待焊面的紧密接触。

所述的试样夹具b22内侧与数字式压力传感器21的一端连接，数字式压力传感器21的另一端与隔热材料20连接，隔热材料20紧贴扩散焊试样b16，通过电脑23反馈的压力数值调节x向工作台a5、x向工作台b17的位置，实现焊接压力的施加。

所述的扩散焊试样b16与隔热材料20的厚度差采用调整垫块19补偿，再利用螺钉使扩散焊试样b16与隔热材料20一起通过试样夹具b22固定在x向工作台b17上。

所述的感应线圈12安装在滑块c9上，通过安装在z向工作台13上的精密滚珠丝杠与直线导轨副c11实现z向移动，再通过安装在底座1上的精密滚珠丝杠与直线导轨副d15实现y向移动。

通过x向工作台a5、x向工作台b17在大范围内的移动，以及y向工作台7、z向工作台13的协调配合，以适应不同尺寸试样的扩散焊接。

本实用新型的有益效果在于：构思新颖，设备结构紧凑，装配精度高，节约空间，操作灵活方便。在扩散焊过程中可实现焊接压力的稳定、精确施加，能够适应不同形状和尺寸的焊接构件，获得高质量冶金结合的扩散焊焊缝，从而提高接头的整体力学性能。不受空间限制，可以满足不同尺寸试样的扩散焊要求；操作精度高，可以保证较好的焊接质量；同时，还能大幅度提高生产效率，降低成本。实用性强。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：1、底座；2、精密滚珠丝杠与直线导轨副a；3、滑块a；4、试样夹具a；5、x向工作台a；6、扩散焊试样a；7、y向工作台；8、热电偶夹具；9、滑块c；10、保护气体喷嘴夹具；11、精密滚珠丝杠与直线导轨副c；12、感应线圈；13、z向工作台；14、滑块d；15、精密滚珠丝杠与直线导轨副d；16、扩散焊试样b；17、x向工作台b；18、滑块b；19、调整垫块；20、隔热材料；21、数字式压力传感器；22、试样夹具b；23、电脑；24、精密滚珠丝杠与直线导轨副b。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本实用新型的详细内容及其具体实施方式。

参见图1所示，本实用新型的具有尺寸适应性的开放式扩散焊装置，将待焊工件分别通过夹具装夹在x向工作台a、b上，感应线圈、保护气体喷嘴夹具及热电偶夹具安装在z向工作台上。在感应线圈加热前，控制x向工作台a、b的移动，使待焊工件紧密接触并达到预设压力，同时控制感应线圈在y向和z向的移动，使其对应焊接位置。通过整个系统的配合，最终实现待焊工件的高效扩散焊接。此设计既可以达到精密扩散连接的效果，又大幅度提高了焊接效率。具体结构包括底座1、x向工作台a、b5、17、y向工作台7、z向工作台13、滑块a~d3、18、9、14、精密滚珠丝杠与直线导轨副a~d2、24、11、15、试样夹具a、b4、22、感应线圈12、热电偶夹具8、保护气体喷嘴夹具10、调整垫块19、隔热材料20、数字式压力传感器21、电脑23。所述扩散焊试样a6、扩散焊试样b16分别通过试样夹具a4、试样夹具b22安装在x向工作台a5、x向工作台b17上，感应线圈12、热电偶夹具8和保护气体喷嘴夹具10分别安装在z向工作台13上，z向工作台13固定在y向工作台7上。通过x向工作台a5和x向工作台b17的移动实现扩散焊试样a6与扩散焊试样b16待焊面的紧密接触并施加焊接压力，再通过y向工作台7和z向工作台13调整感应线圈12的位置，从而在开启保护气体和感应电源后实现扩散焊连接。

扩散焊试样沿x向的移动主要由x向工作台上的滑块、精密滚珠丝杠与直线导轨副完成。以图1中装置左侧为例，扩散焊试样a6通过试样夹具a4固定在x向工作台a5上，x向工作台a5固定在滑块a3上，滑块a3安装在精密滚珠丝杠与直线导轨副a2上，从而通过控制实现x向移动。

感应线圈位置的调整主要由y向工作台、z向工作台上的滑块、精密滚珠丝杠与直线导轨副完成。感应线圈12通过滑块c9安装在精密滚珠丝杠与直线导轨副c11上，精密滚珠丝杠与直线导轨副c11安装在z向工作台13上，z向工作台13固定在y向工作台7上，y向工作台7通过滑块d14安装在精密滚珠丝杠与直线导轨副d15上，从而实现y向和z向的移动。

所述的数字式压力传感器21一端与试样夹具b22内侧连接，另一端与隔热材料20连接，隔热材料20紧贴扩散焊试样b16，通过电脑23反馈的压力数值调节x向工作台a5、x向工作台b17的位置，实现焊接压力的施加。

所述的调整垫块19用于补偿扩散焊试样b16与隔热材料20的厚度差。

所述的底座1采用整体铸造的方式，以保证构型和强度。

实施例1：

本实用新型的具有尺寸适应性的开放式扩散焊装置，包括底座、双x向工作台、y向工作台、z向工作台、感应加热系统、气体保护系统、温度测试系统和压力测试系统。待焊试样分别通过夹具装载在双x向工作台上，其中一侧夹具同时固定试样与压力传感器。感应线圈通过夹具装载在z向工作台上，z向工作台固定在y向工作台上，通过y向和z向的移动调整感应线圈的位置。同时，z向工作台上还配有便于夹持保护气体喷嘴和热电偶的夹具。x、y、z三方向运动轴均采用精密滚珠丝杠与直线导轨副配合的方式，每根直线导轨装有四方形滑块。通过x、y、z三个方向工作台的配合实现不同尺寸试样的扩散焊接。

将两块100mm×50mm×25mm的铝合金板分别装夹到本实用新型装置两侧的x向工作台上，其中一侧x向工作台上的试样夹具内侧连接压力传感器。压力传感器另一侧连接隔热材料，然后垫上调整垫块，补偿试样与隔热材料的厚度差，再利用螺钉将试样与隔热材料一起固定在x向工作台上。移动x向工作台，并观测电脑上显示的压力值，待到预定值时停止运动。放置好热电偶，打开保护气体，设定参数后启动高频感应电源，按照预先设定的焊接温度和对应时间进行扩散连接，焊接结束后保护气体持续接通直至工件冷却到室温。本实例得到的铝合金固相扩散焊接头，焊缝处实现冶金结合。力学性能测试得出接头的抗拉强度达到母材的85%以上。

以上所述仅为本实用新型的优选实例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡对本实用新型所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。