專利名稱：一種等離子切割電極的真空釬焊工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種真空釬焊工藝，具體說，是涉及一種等離子切割電極的真空釬焊工藝，屬于材料焊接技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在工業(yè)生產(chǎn)中，精細(xì)等離子切割技術(shù)在材料的切割表面質(zhì)量方面已接近激光切割的質(zhì)量，但成本卻遠(yuǎn)低于激光切割。因此，近年來，各企業(yè)中數(shù)控等離子切割設(shè)備的數(shù)量增加速度非常快。然而，高效數(shù)控等離子切割設(shè)備目前主要依賴進(jìn)口，作為設(shè)備的關(guān)鍵易損件電極必須作為附件同時購買，其價格昂貴。而電極作為等離子切割作業(yè)中的主要消耗品，其使用壽命的長短直接影響到等離子切割的加工成本和生產(chǎn)效率，電極更換越頻繁，其加工成本越高，生產(chǎn)效率相應(yīng)就越低。國外的等離子切割電極是由銅套座、銀體及鉿絲芯三同軸體機械壓緊配合組成， 在強電流通過時，存在二層界面接觸電阻和間隙熱阻，使散熱效果和導(dǎo)電效果欠佳。中國專利ZL03150716. 6公開了一種采用真空釬焊方法對無氧銅套座、銀體、鉿絲進(jìn)行連接，通過對釬焊件進(jìn)行組裝(如采用定位夾具控制焊后間隙)、放置絲狀及箔狀釬料，并控制釬焊工藝，獲得的電極表面質(zhì)量好，無氧化，色光亮，焊接均勻致密，且質(zhì)量穩(wěn)定，產(chǎn)品合格率達(dá)到 98%以上；工況使用表明，所獲得的電極用于切割船用鋼板單件壽命達(dá)到500米，比進(jìn)口電極的高出200米。但是，該技術(shù)不僅存在使用的純白銀冷卻套價格昂貴的問題，且焊接時需將其與銅套座和鉿絲分別連接起來，連接時還需采用箔狀及絲狀的釬料，另外，還需制定專門的定位夾具對釬焊間隙進(jìn)行定位，存在操作繁瑣，等離子切割電極組合件結(jié)構(gòu)復(fù)雜的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述問題和缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種成本低、操作簡單、質(zhì)量好、適合規(guī)?；a(chǎn)的等離子切割電極的真空釬焊工藝，以滿足等離子切割電極的市場需求。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種等離子切割電極的真空釬焊工藝，包括組裝等離子切割電極組合件、將組裝件放入真空爐、抽真空、分步加熱到釬焊溫度、釬焊、冷卻、出爐，其特征在于所述的組裝等離子切割電極組合件是指先將釬料絲和鉿絲自上至下依次放入銅套座里，然后在突出的鉿絲周圍加上定位銅圈，再用設(shè)在定位銅圈中心的下頂桿頂住鉿絲和設(shè)在銅套座軸中心的上頂桿壓住銅套座，放在底部為水平面的夾具中。作為優(yōu)選方案，銅套座與鉿絲的裝配間隙為0. 02 0. 05mm。作為優(yōu)選方案，所述釬料絲的直徑與鉿絲直徑等同。作為優(yōu)選方案，所述釬料絲的長徑比為0. 7 0. 8。作為優(yōu)選方案，所述釬料絲為銀銅共晶釬料絲。
3
作為優(yōu)選方案，所述真空度為1.0X10_2 8X10_3Pa。作為優(yōu)選方案，所述分步加熱到釬焊溫度是指先以15 25°C /min加熱到400 500°C，保溫10 30min ；然后以5 15°C /min加熱到700 770°C，保溫40 80min ；再以15 25°C /min加熱到釬焊溫度。作為優(yōu)選方案，所述釬焊溫度為820 860°C。作為優(yōu)選方案，所述釬焊是指在釬焊溫度保溫20 50min。作為優(yōu)選方案，所述冷卻是指隨爐冷卻。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于簡化了等離子切割電極的真空釬焊工藝，采用真空釬焊方法直接對銅套座和鉿絲進(jìn)行釬焊，使所獲得的電極不僅結(jié)構(gòu)簡單， 成本低，而且表面質(zhì)量好，焊縫均勻致密，采用電阻法測得電極的電阻率只有(0. 03 0. 04) Χ1(Γ6Ω · m。


圖1是本發(fā)明所述的等離子切割電極組合件的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是實施例中所述夾具的主視結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是實施例中所述夾具的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、無氧銅套座；2、釬料絲；3、鉿絲；4、定位銅圈；5、下頂桿；6、上頂桿；7、夾具；71、上板；72、下板；73、支撐桿；74、固定孔；75、定位孔。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。本發(fā)明提供的一種等離子切割電極的真空釬焊工藝，包括組裝等離子切割電極組合件、將組裝件放入真空爐、抽真空、分步加熱到釬焊溫度、釬焊、冷卻、出爐，其特征在于所述的組裝等離子切割電極組合件是指先將釬料絲2和鉿絲3自上至下依次放入銅套座1里，然后在突出的鉿絲周圍加上定位銅圈4，再用設(shè)在定位銅圈4中心的下頂桿5頂住鉿絲3和設(shè)在銅套座1軸中心的上頂桿6壓住銅套座1，放在底部為水平面的夾具7中。 (如圖1所示)。所述夾具7是由上板71、下板72和四根支撐桿73組成，且上板71上設(shè)有4個固定支撐桿73的固定孔74和若干個定位孔75，所述下板72的上表面為平面，所述定位孔75 的內(nèi)徑與銅套座1的外徑相匹配(如圖2和圖3所示)，每個定位孔內(nèi)放置一個組裝好的等離子切割電極組合件。本發(fā)明使用如下途徑使釬料充分填縫一是將釬料放在待焊面的上方，使液態(tài)釬料可在毛細(xì)現(xiàn)象和重力雙重作用下填滿間隙；二是，在銅套座上加設(shè)上頂桿，使銅套座受壓均勻，壓迫液態(tài)釬料以加速釬料填縫；另外，在定位銅圈中心加設(shè)下頂桿頂住鉿絲，一方面防止鉿絲掉落，另一方面以擠壓液態(tài)釬料使其加速向下流動。因銅套座與鉿絲的裝配間隙大小影響釬料的毛細(xì)填縫及與釬料與母材的相互作用程度，從而影響釬焊的致密性和性能；釬焊間隙過大，毛細(xì)作用減弱甚至消失，釬料難以填滿間隙；釬焊間隙太小，阻礙釬料填充，難以形成釬著率高的接頭；因此，本發(fā)明優(yōu)選銅套座與鉿絲的裝配間隙為0. 02 0. 05mm。
因釬料的形狀、大小以及釬料量的多少對釬焊質(zhì)量有一定的影響，而等離子電極芯是圓柱狀的，因此，本發(fā)明選擇絲狀釬料，優(yōu)選釬料絲的直徑與鉿絲直徑等同，這樣裝配簡單，且釬料量容易控制。另外，本發(fā)明優(yōu)選釬料絲的長徑比為0.7 0.8，此釬料量一方面能滿足釬料填滿整個釬焊間隙，另一方面可防止釬料量過多流出釬縫污染工件表面以及造成浪費等。因為銀銅共晶釬料的熔點適中，工藝性好，并具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、強度和韌性，因此，本發(fā)明優(yōu)選銀銅共晶釬料絲。因真空度度太低影響釬料的潤濕以及釬焊件表面狀態(tài)，而真空度太高又會加速金屬元素的揮發(fā)，因此，本發(fā)明優(yōu)選真空度為1. OX 10_2 8X 10_3Pa。作為優(yōu)選方案，本發(fā)明進(jìn)行分步加熱到釬焊溫度的過程為先以15 25V Mn 加熱到400 500°C，保溫10 30min，目的是抽出爐中的雜質(zhì)和氣體，減少缺陷的產(chǎn)生；然后以5 15°C /min加熱到700 770°C，保溫40 80min，此時主要是使試件的溫度均勻； 最后以15 25 °C /min加熱至釬焊溫度。本發(fā)明人還研究發(fā)現(xiàn)釬焊溫度太低或保溫時間太短，會造成釬料熔化不充分，接頭中容易形成空洞，而釬焊溫度過高或保溫時間過長會造成接頭中生成較多脆性化合物， 甚至出現(xiàn)裂紋，影響接頭的性能。因此，本發(fā)明的釬焊溫度優(yōu)選為820 860°C，在釬焊溫度保溫20 50min，然后隨爐冷卻。實施例1根據(jù)圖1，先將無氧銅套座1、銀銅共晶釬料絲2 (直徑為2. 5mm,高度為2. Omm)、鉿絲3按0. 05mm的裝配間隙組裝，然后在突出的鉿絲3周圍加上定位銅圈4，再用設(shè)在定位銅圈4中心的下頂桿5頂住鉿絲3和設(shè)在銅套座1軸中心的上頂桿6壓住銅套座1，放在底部為水平面的夾具7中。將組裝件放入真空爐中，抽真空至8 X 10 .先以20°C /min加熱到400 V，保溫20min ；再以10°C /min加熱到750 V，保溫 60min ；再以 20°C /min 加熱到 840°C，保溫 30min。隨爐冷卻出爐，切割掉定位部分，即獲得接頭填縫飽滿，釬料無漫流現(xiàn)象，接頭無裂紋，且化合物層厚度適中的等離子切割電極，所述等離子切割電極僅由銅套座和鉿絲組成。采用電阻法測得所獲得的電極的電阻率為0.04Χ10_6Ω · m。實施例2根據(jù)圖1，先將無氧銅套座1、銀銅共晶釬料絲2 (直徑為2. 5mm,高度為1. 8mm)、鉿絲3按0. 03mm的裝配間隙組裝，然后在突出的鉿絲3周圍加上定位銅圈4，再用設(shè)在定位銅圈4中心的下頂桿5頂住鉿絲3和設(shè)在銅套座1軸中心的上頂桿6壓住銅套座1，放在底部為水平面的夾具7中。將組裝件放入真空爐中，抽真空至1 X 10_2Pa。先以20°C /min加熱到400°C，保溫20min ；再以10°C /min加熱到750°C，保溫 60min ；再以 20°C /min 加熱到 830°C，保溫 40min。隨爐冷卻出爐，切割掉定位部分，即獲得接頭填縫飽滿，釬料無漫流現(xiàn)象，接頭無裂紋，且化合物層厚度適中的等離子切割電極，所述等離子切割電極僅由銅套座和鉿絲組成。采用電阻法測得所獲得的電極的電阻率為0.03 X 10_6 Ω · m。綜上所述，本發(fā)明的等離子切割電極的真空釬焊工藝簡單，所獲得的電極不僅結(jié)構(gòu)簡單，成本低，而且表面質(zhì)量好，焊縫均勻致密，采用電阻法測得電極的電阻率只有 (0. 03 0. 04) X 10_6 Ω · m。最后應(yīng)當(dāng)說明的是以上實施例只用于對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，不能理解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的上述內(nèi)容作出的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種等離子切割電極的真空釬焊工藝，包括組裝等離子切割電極組合件、將組裝件放入真空爐、抽真空、分步加熱到釬焊溫度、釬焊、冷卻、出爐，其特征在于所述的組裝等離子切割電極組合件是指先將釬料絲和鉿絲自上至下依次放入銅套座里，然后在突出的鉿絲周圍加上定位銅圈，再用設(shè)在定位銅圈中心的下頂桿頂住鉿絲和設(shè)在銅套座軸中心的上頂桿壓住銅套座，放在底部為水平面的夾具中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子切割電極的真空釬焊工藝，其特征在于銅套座與鉿絲的裝配間隙為0. 02 0. 05mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子切割電極的真空釬焊工藝，其特征在于所述釬料絲的直徑與鉿絲直徑等同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子切割電極的真空釬焊工藝，其特征在于所述釬料絲的長徑比為0.7 0.8。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子切割電極的真空釬焊工藝，其特征在于所述釬料絲為銀銅共晶釬料絲。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子切割電極的真空釬焊工藝，其特征在于抽真空至真空度為 ι. ο χ IO-2 8 X l(T3Pa。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子切割電極的真空釬焊工藝，其特征在于所述分步加熱到釬焊溫度是指先以15 25°C /min加熱到400 500°C，保溫10 30min ；然后以 5 15°C /min加熱到700 770°C，保溫40 80min ；再以15 25°C /min加熱到釬焊溫度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子切割電極的真空釬焊工藝，其特征在于所述釬焊溫度為820 860°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子切割電極的真空釬焊工藝，其特征在于所述釬焊是指在釬焊溫度保溫20 50min。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子切割電極的真空釬焊工藝，其特征在于所述冷卻是指隨爐冷卻。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種等離子切割電極的真空釬焊工藝，包括組裝等離子切割電極組合件、將組裝件放入真空爐、抽真空、分步加熱到釬焊溫度、釬焊、冷卻、出爐，其特征在于所述的組裝等離子切割電極組合件是指先將釬料絲和鉿絲自上至下依次放入銅套座里，然后在突出的鉿絲周圍加上定位銅圈，再用設(shè)在定位銅圈中心的下頂桿頂住鉿絲和設(shè)在銅套座軸中心的上頂桿壓住銅套座，放在底部為水平面的夾具中。本發(fā)明的有益效果在于簡化了等離子切割電極的真空釬焊工藝，直接對銅套座和鉿絲進(jìn)行釬焊，使所獲得的電極不僅結(jié)構(gòu)簡單，成本低，而且表面質(zhì)量好，焊縫均勻致密，采用電阻法測得電極的電阻率只有(0.03～0.04)×10-6Ω·m。
文檔編號B23K1/008GK102423823SQ20111030296
公開日2012年4月25日 申請日期2011年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月9日
發(fā)明者于治水, 秦優(yōu)瓊 申請人:上海工程技術(shù)大學(xué)