专利名称：一种等离子切割电极的真空钎焊方法
技术领域：
本发明涉及一种真空钎焊方法，具体说，是涉及一种等离子切割电极的真空钎焊方法，属于材料焊接技术领域。
背景技术：
在工业生产中，精细等离子切割技术在材料的切割表面质量方面已接近激光切割的质量，但成本却远低于激光切割。因此，近年来，各企业中数控等离子切割设备的数量增加速度非常快。然而，高效数控等离子切割设备目前主要依赖进口，作为设备的关键易损件电极必须作为附件同时购买，其价格昂贵。而电极作为等离子切割作业中的主要消耗品，其使用寿命的长短直接影响到等离子切割的加工成本和生产效率，电极更换越频繁，其加工成本越高，生产效率相应就越低。国外的等离子切割电极是由铜套座、银体及铪丝芯三同轴体机械压紧配合组成， 在强电流通过时，存在二层界面接触电阻和间隙热阻，使散热效果和导电效果欠佳。中国专利ZL03150716. 6公开了一种采用真空钎焊方法对无氧铜套座、银体、铪丝进行连接，通过对钎焊件进行组装(如采用定位夹具控制焊后间隙)、放置丝状及箔状钎料，并控制钎焊工艺，获得的电极表面质量好，无氧化，色光亮，焊接均勻致密，且质量稳定，产品合格率达到 98%以上；工况使用表明，所获得的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。但是，该技术不仅存在使用的纯白银冷却套价格昂贵的问题，且焊接时需将其与铜套座和铪丝分别连接起来，连接时还需采用箔状及丝状的钎料，另外，还需制定专门的定位夹具对钎焊间隙进行定位，存在操作繁琐，等离子切割电极组合件结构复杂的缺陷。
发明内容
针对现有技术所存在的上述问题和缺陷，本发明的目的是提供一种成本低、操作简单、质量好、适合规模化生产的等离子切割电极的真空钎焊方法，以满足等离子切割电极的市场需求。为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下一种等离子切割电极的真空钎焊方法，包括组装等离子切割电极组合件、将组装件放入真空炉、抽真空、分步加热到钎焊温度、钎焊、冷却、出炉，其特征在于所述的组装等离子切割电极组合件是指将钎料丝和铪丝自下至上依次放入铜套座里，然后将铜套座正置，放在底部为水平面的夹具中。作为优选方案，铜套座与铪丝的装配间隙为0. 02 0. 05mm。作为优选方案，所述钎料丝的直径与铪丝直径等同。作为优选方案，所述钎料丝的长径比为0. 6 0. 8。作为优选方案，所述钎料丝为银铜共晶钎料丝。作为优选方案，抽真空至真空度为Ι.ΟΧΙΟ—2 8X10_3Pa。
作为优选方案，所述分步加热到钎焊温度是指先以15 25°C /min加热到400 500°C，保温10 30min ；然后以5 15°C /min加热到700 770°C，保温40 80min ；再以15 25°C /min加热到钎焊温度。作为优选方案，所述钎焊温度为810 850°C。作为优选方案，所述钎焊是指在钎焊温度保温15 40min。作为优选方案，所述冷却是指随炉冷却。与现有技术相比，本发明的有益效果在于简化了等离子切割电极的真空钎焊工艺，采用真空钎焊方法直接对铜套座和铪丝进行钎焊，使所获得的电极不仅结构简单， 成本低，而且表面质量好，焊缝均勻致密，采用电阻法测得电极的电阻率只有(0. 03 0. 04) Χ1(Γ6Ω · m。
图1是本发明所述的等离子切割电极组合件的结构示意图。图2是实施例中所述夹具的主视结构示意图。图3是实施例中所述夹具的俯视结构示意图。图中1、无氧铜套座；2、钎料丝；3、铪丝；4、夹具；41、上板；42、下板；43、支撑杆； 44、固定孔；45、定位孔。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细的说明。本发明提供的一种等离子切割电极的真空钎焊方法，包括组装等离子切割电极组合件、将组装件放入真空炉、抽真空、分步加热到钎焊温度、钎焊、冷却、出炉，其特征在于所述的组装等离子切割电极组合件是指将钎料丝2和铪丝3自下至上依次放入铜套座 1里，然后将铜套座1正置，放在底部为水平面的夹具4中(如图1所示)。所述夹具4是由上板41、下板42和四根支撑杆43组成，且上板41上设有4个固定支撑杆43的固定孔44和若干个定位孔45，所述下板42的上表面为平面，所述定位孔45 的内径与铜套座1的外径相匹配(如图2和图3所示)，每个定位孔内放置一个组装好的等离子切割电极组合件。因铜套座与铪丝的装配间隙大小影响钎料的毛细填缝及与钎料与母材的相互作用程度，从而影响钎焊的致密性和性能；钎焊间隙过大，毛细作用减弱甚至消失，钎料难以填满间隙；钎焊间隙太小，阻碍钎料填充，难以形成钎着率高的接头；因此，本发明优选铜套座与铪丝的装配间隙为0. 02 0. 05mm。因钎料的形状、大小以及钎料量的多少对钎焊质量有一定的影响，而等离子电极芯是圆柱状的，因此，本发明选择丝状钎料，优选钎料丝的直径与铪丝直径等同，这样装配简单，且钎料量容易控制。另外，本发明优选钎料丝的长径比为0.6 0.8，此钎料量一方面能满足钎料填满整个钎焊间隙，另一方面可防止钎料量过多流出钎缝污染工件表面以及造成浪费等。因为银铜共晶钎料的熔点适中，工艺性好，并具有良好的导电性、导热性、强度和韧性，因此，本发明优选银铜共晶钎料丝。
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因真空度度太低影响钎料的润湿以及钎焊件表面状态，而真空度太高又会加速金属元素的挥发，因此，本发明优选的真空度为1. OX 10_2 8X 10_3Pa。作为优选方案，本发明进行分步加热到钎焊温度的过程为先以15 25V Mn 加热到400 500°C，保温10 30min，目的是抽出炉中的杂质和气体，减少缺陷的产生；然后以5 15°C /min加热到700 770°C，保温40 80min，此时主要是使试件的温度均勻； 最后以15 25°C /min加热到钎焊温度。本发明人还研究发现钎焊温度太低或保温时间太短，会造成钎料熔化不充分，接头中容易形成空洞，而钎焊温度过高或保温时间过长会造成接头中生成较多脆性化合物， 甚至出现裂纹，影响接头的性能。因此，本发明的钎焊温度优选为810 850°C，在钎焊温度保温15 40min，然后随炉冷却。实施例1根据图1，先将无氧铜套座1、银铜共晶钎料丝2 (直径为2. 5mm，高度为1. 6mm)、铪丝3按0. 03mm的装配间隙组装，然后将无氧铜套座正置，放在底部为水平面的夹具4中。将组装件放入真空炉中，抽真空至8 X 10 .先以20°C /min加热到400 V，保温20min ；再以10°C /min加热到750 V，保温 60min ；再以 20°C /min 加热到 840°C，保温 20min。随炉冷却出炉，即获得接头填缝饱满，钎料无漫流现象，接头无裂纹，且化合物层厚度适中的等离子切割电极，所述等离子切割电极仅由铜套座和铪丝组成。采用电阻法测得所获得的电极的电阻率为0.04Χ10_6Ω · m。实施例2根据图1，先将无氧铜套座1、银铜共晶钎料丝2 (直径为2. 5mm,高度为1. 8mm)、铪丝3按0. 05mm的装配间隙组装，然后将无氧铜套座正置，放在底部为水平面的夹具4中。将组装件放入真空炉中，抽真空至1 X 10_2Pa。先以20°C /min加热到400 V，保温20min ；再以10°C /min加热到750 V，保温 60min ；再以 20°C /min 加热到 820°C，保温 40min。随炉冷却出炉，即获得接头填缝饱满，钎料无漫流现象，接头无裂纹，且化合物层厚度适中的等离子切割电极，所述等离子切割电极仅由铜套座和铪丝组成。采用电阻法测得所获得的电极的电阻率为0.03 X 10_6 Ω · m。综上所述，本发明的等离子切割电极的真空钎焊工艺简单，所获得的电极不仅结构简单，成本低，而且表面质量好，焊缝均勻致密，采用电阻法测得电极的电阻率只有 (0. 03 0. 04) X 10_6 Ω · m。最后应当说明的是以上实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种等离子切割电极的真空钎焊方法，包括组装等离子切割电极组合件、将组装件放入真空炉、抽真空、分步加热到钎焊温度、钎焊、冷却、出炉，其特征在于所述的组装等离子切割电极组合件是指将钎料丝和铪丝自下至上依次放入铜套座里，然后将铜套座正置，放在底部为水平面的夹具中。
2.根据权利要求1所述的等离子切割电极的真空钎焊方法，其特征在于铜套座与铪丝的装配间隙为0. 02 0. 05mm。
3.根据权利要求1所述的等离子切割电极的真空钎焊方法，其特征在于所述钎料丝的直径与铪丝直径等同。
4.根据权利要求1所述的等离子切割电极的真空钎焊方法，其特征在于所述钎料丝的长径比为0.6 0.8。
5.根据权利要求1所述的等离子切割电极的真空钎焊方法，其特征在于所述钎料丝为银铜共晶钎料丝。
6.根据权利要求1所述的等离子切割电极的真空钎焊方法，其特征在于抽真空至真空度为 ι. ο χ IO-2 8 X l(T3Pa。
7.根据权利要求1所述的等离子切割电极的真空钎焊方法，其特征在于所述分步加热到钎焊温度是指先以15 25°C /min加热到400 500°C，保温10 30min ；然后以 5 15°C /min加热到700 770°C，保温40 80min ；再以15 25°C /min加热到钎焊温度。
8.根据权利要求1所述的等离子切割电极的真空钎焊方法，其特征在于所述钎焊温度为810 850°C。
9.根据权利要求1所述的等离子切割电极的真空钎焊方法，其特征在于所述钎焊是指在钎焊温度保温15 40min。
10.根据权利要求1所述的等离子切割电极的真空钎焊方法，其特征在于所述冷却是指随炉冷却。
全文摘要
本发明公开了一种等离子切割电极的真空钎焊方法，包括组装等离子切割电极组合件、将组装件放入真空炉、抽真空、分步加热到钎焊温度、钎焊、冷却、出炉，其特征在于所述的组装等离子切割电极组合件是指将钎料丝和铪丝自下至上依次放入铜套座里，然后将铜套座正置，放在底部为水平面的夹具中。与现有技术相比，本发明的有益效果在于简化了等离子切割电极的真空钎焊工艺，采用真空钎焊方法直接对铜套座和铪丝进行钎焊，使所获得的电极不仅结构简单，成本低，而且表面质量好，焊缝均匀致密，采用电阻法测得电极的电阻率只有(0.03～0.04)×10-6Ω·m。
文档编号B23K1/008GK102430827SQ20111030296
公开日2012年5月2日 申请日期2011年10月9日 优先权日2011年10月9日
发明者于治水, 秦优琼 申请人:上海工程技术大学