[发明专利]一种铝合金真空电子束焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及应用在IC装备中的铝合金真空电子束焊接技术领域，具体涉及一种铝合金真空电子束焊接方法。

背景技术

真空电子束焊接工艺是将被焊工件置于真空环境中利用定向高速运动的电子束流撞击工件使动能转化为热能而使工件熔化进行焊接的方法，由于电子束高的能量密度使焊缝较窄，深宽比大，焊接应力和变形小。另一方面，在真空状态下焊接时，可以基本杜绝空气对焊缝的影响，使焊缝内部质量大大优于在非真空状态下的焊接质量。在IC装备制造行业应用广泛。

在实际生产过程中，铝合金是一种极易氧化的材料，在空气中容易与氧结合生成紧密结实的氧化铝薄膜，这些薄膜的熔点高达2050℃，密度3.9-4.1Kg/m³，约为铝的1.4倍，它会吸附水分，在焊接过程中形成气孔、夹渣等缺陷，从而降低了焊接接头的力学性能。少量的气体杂质对它的组织结构和力学性能产生强烈的影响，对该材料的焊接十分不利。对于不同种类的工件，电子束焊接过程及其各参数的选用是否合适直接影响着焊缝内外表面的成形和焊缝的强度，因此，研究一种应用于铝合金工件且焊接质量高，杂质气体少真空电子束焊接方法尤为重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种铝合金真空电子束焊接方法，该焊接方法简单，焊缝质量好、气孔少、焊缝美观，铝合金工件变形较小。

本发明的技术方案为：

一种铝合金真空电子束焊接方法，包括如下步骤：

（1）将待焊接的铝合金工件放入焊接室中并抽真空（真空度低于7.0×10^-2Pa）；

（2）对工件进行预热：以工作距离为110mm、加速电压70kV、聚焦电流630-635mA、电子束流为4-8mA、扫描频率为80-200Hz、X轴和Y轴扫描幅值为200-300、焊接速度450-600mm/s进行扫描预热，沿着焊缝往返预热2-3次；

（3）对工件进行定位预连接：以工作距离为110mm、加速电压70kV、聚焦电流636-640mA、对缝束流为10-15mA、扫描频率为80-200Hz、X轴和Y轴扫描幅值为200-250、焊接速度450-600mm/s进行定位预连接；

（4）对工件进行穿透焊接：以工作距离为110mm、加速电压70kV、聚焦电流636-640mA、电子束流为30-45mA、扫描频率为80-200Hz、X轴和Y轴扫描幅值为100-200、焊接速度450-600mm/s进行扫描穿透焊接；

（5）对工件进行焊缝修饰：以工作距离为110mm、加速电压70kV、聚焦电流640-645mA、电子束流为15-22mA、扫描频率为80-200Hz、X轴和Y轴扫描幅值为2000-4000、焊接速度450-600mm/s进行焊缝修饰（焊接方向与扫描穿透焊接方向相反）2-3次。

上述步骤（1）之前首先将铝合金工件进行清洗，然后将清洗后的工件进行相互压装。

所述清洗的过程为：所述清洗的过程为：先用细砂纸磨光，并用丙酮清洗干净；接着再放入5-10%的NaOH溶液中，在温度为70-75℃下浸泡40-70s，然后水洗，再用12-16%的HNO₃在常温下浸泡2-3min，然后用水清洗干净；最后在烘箱中75-85℃烘干30-40min，保证工件上不残留有机物质。

所述的相互压装要保证焊接工件之间的最大间隙小于焊接深度的5％（焊接深度一般要求大于板厚的2/3），但焊接工件之间的间隙最大不超过0.2mm，且保证“I”型接头对接表面光滑平整。

上述步骤（5）之后对焊接工件进行真空冷却（真空度低于1×10^-1Pa），冷却后取出工件。通过在真空中冷却，防止高温的铝合金工件在空气中氧化。

本发明有益效果如下：

1、通过预热将工件加热，减小焊接残余应力和工件变形量。

2、穿透焊接过程中，电子束的前后左右摆动对熔池起到机械搅拌作用，使得熔池中气体容易逸出，降低气孔率。

3、通过焊缝修饰，有利于将部分气体释放出来，减少气孔率，修饰焊缝表面，改进焊缝质量。

4、通过在真空中冷却，防止高温的铝合金工件在空气中氧化。

附图说明

图1是本发明铝合金真空电子束焊接工艺流程图。

图2是本发明实施例1中工件焊缝外观照片。

具体实施方式

下面结合附图及实施例详述本发明。

如图1所示：本发明铝合金真空电子束焊接方法步骤为：