一种薄板精密超声钎焊夹具

1.本实用新型属于焊接夹具技术领域，涉及一种薄板精密超声钎焊夹具。


背景技术：

2.随着现代工业的发展，常常需要用到不同结构、不同材料的焊接，这为超声波钎焊开辟了新的应用领域。当超声波作用于液态钎料时，会产生“声空化”作用和“声涡流”作用，可以破碎固体表面的氧化膜，辅助液态金属钎料润湿于固体表面，并加快界面物质的传输速率。超声波导入的方式可以是直接将超声波施加于液态钎料池中，也可以将超声波直接施加到待焊试件上，还可以将调制后的具有超声频率的激光脉冲照射到液态钎料表面。超声波辅助钎焊是一种无钎剂钎焊方法，可以在大气环境中直接进行钎焊，焊后无需清理钎剂，既降低了使用钎剂及清洗钎剂的成本，又避免了加热过程中钎剂产生的有毒蒸气对操作人员的危害，还可提高钎焊接头的抗腐蚀能力。同时超声波作用于熔体时还可以起到细化晶粒的作用，提高钎焊搭接接头的剪切强度，降低液－固、液－气的界面张力，增加钎料的毛细填缝能力。
3.但是，在一些特殊领域例如微电子领域和科研基础研究中，常常会用到1-10mm厚的薄板来制备焊点，而在制备此类焊点的超声钎焊过程中常常会出现一些缺陷，例如弯曲，不均匀，未焊合，焊接质量不佳等等。由于在超声钎焊时，待焊薄板会受到超声的作用，所以两块待焊薄板之间需要被严格的限制其相对自由度，因此就需要足够大的夹持力，而对于薄板来说，过大的单向夹持力又容易造成薄板的倾斜，影响焊接质量。而现有技术中尚未发现此类材料的超声钎焊夹具。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型的目的在于解决薄板超声钎焊过程的夹紧固定问题，提供一种薄板精密超声钎焊夹具。
5.为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
6.一种薄板精密超声钎焊夹具，包括底座、平行设于所述底座上的滑杆与螺杆；所述底座包括用于放置待焊接薄板的底板，所述底板的两侧分别固定设有第一侧板、第二侧板，所述第一侧板与第二侧板之间设有浮动压紧机构，所述浮动压紧机构、第一侧板、第二侧板呈平行布置；所述滑杆的两端分别与所述第一侧板、第二侧板固定连接；所述浮动压紧机构滑动套设于所述滑杆上，所述浮动压紧机构的底面与所述底板的上表面滑动接触；
7.所述浮动压紧机构上设有螺杆通孔，所述螺杆一端与所述第一侧板固定连接，另一端穿过所述螺杆通孔与第二侧板固定连接；
8.所述浮动压紧机构靠近所述第二侧板的一侧设有螺母，所述螺母与所述螺杆螺纹连接，通过所述螺母调节所述浮动压紧机构与第一侧板之间的距离，从而夹紧放置于浮动压紧机构与第一侧板之间的薄板。
9.进一步，所述浮动压紧机构包括浮动压板、固定压板，所述浮动压板与固定压板均
与所述滑杆滑动连接；所述螺母设于所述固定压板的一侧；所述浮动压板设于所述第一侧板与固定压板之间，所述浮动压板与所述第一侧板、固定压板之间均设有弹簧，所述弹簧设于所述滑杆上；待焊接薄板放置于所述浮动压板与第一侧板之间和/或所述浮动压板与固定压板之间。
10.进一步，所述弹簧的自由高度为对应位置焊接的薄板成品宽度的1.2～1.5倍。
11.进一步，所述底板、滑杆、螺杆、浮动压紧机构的材料均为不锈钢、钨钢、模具钢中的一种。
12.进一步，所述底座、浮动压板、固定压板的厚度均为1mm～5mm。
13.进一步，所述浮动压板、固定压板上均设有滑孔，且均通过所述滑孔与滑杆滑动连接。
14.进一步，所述滑杆表面、底板的上表面、滑孔以及浮动压板与固定压板的底面的粗糙度均不大于ra1.6。
15.进一步，所述滑杆至少有2个。
16.本实用新型的有益效果在于：
17.1、本实用新型采用浮动压紧机构，利用刚性与弹性结合的方式夹持试样，能够提供足够大的夹持力，加入超声时，在弹簧的弹性浮动作用下，焊接薄板不会跳动和位移，焊接质量优；夹具各部件均由热膨胀系数较小，热传导系数较好的材料制成，焊缝高度可通过薄云母片或钢片控制，制备出的薄板焊接质量高。
18.2、本实用新型中夹具为刚性弹性配合使用。刚性紧固部分由底座、滑杆、固定压板和螺母构成，实现对待焊三明治结构的定位夹紧，进一步防止加入超声的位移；弹性部分由滑杆、浮动压板和弹簧构成，平衡三明治结构所受弯曲应力，防止焊后出现弯曲变形等缺陷。通过刚性弹性控制结合的方式，既能平衡薄板受力，又能保证超声钎焊后不会变形，缓解焊后接头的残余应力，有利于金属薄板的高质量焊接。
19.3、本实用新型中各零部件制备简单，安装简单，底座、滑杆和压板不易受损且寿命长，螺杆、螺母和弹簧可以随时更换，夹具可靠性很高，寿命很长。此外，本夹具还能同时设置多组钎焊结构，可以提高制备效率，同时保证钎焊工艺完全一致。
20.本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
21.为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作优选的详细描述，其中：
22.图1为本实用新型中薄板精密超声钎焊夹具主视图；
23.图2为本实用新型中薄板精密超声钎焊夹具的俯视图；
24.图3为本实用新型中薄板精密超声钎焊夹具的使用状态示意图。
25.附图标记：1-底座；2-弹簧；3-浮动压板；4-螺母；5-螺杆；6-滑杆；7-第一金属基底；8-焊膏；9-第二金属基底。
具体实施方式
26.以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
27.其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本实用新型的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
28.本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
29.请参阅图1～3，为一种薄板精密超声钎焊夹具，包括底座1、平行安装在底座1上的滑杆6与螺杆5；底座1包括用在放置待焊接薄板的底板，底板的两侧分别固定安装有第一侧板、第二侧板，第一侧板与第二侧板之间安装有浮动压紧机构，浮动压紧机构、第一侧板、第二侧板呈平行布置；滑杆6的两端分别与第一侧板、第二侧板固定连接；浮动压紧机构滑动套安装在滑杆6上，浮动压紧机构的底面与底板的上表面滑动接触；浮动压紧机构上安装有螺杆5通孔，螺杆5一端与第一侧板固定连接，另一端穿过螺杆5通孔与第二侧板固定连接；浮动压紧机构靠近第二侧板的一侧安装有螺母4，螺母4与螺杆5螺纹连接，通过螺母4调节浮动压紧机构与第一侧板之间的距离，从而夹紧放置在浮动压紧机构与第一侧板之间的薄板。
30.本实施例中，浮动压紧机构包括浮动压板3、固定压板，浮动压板3与固定压板均与滑杆6滑动连接；螺母4安装在固定压板的一侧；浮动压板3安装在第一侧板与固定压板之间，浮动压板3与第一侧板、固定压板之间均安装有弹簧2，两个均弹簧2套装在滑杆6上；待焊接薄板放置在浮动压板3与第一侧板之间和/或浮动压板3与固定压板之间，实现单工位或双工位焊接。
31.其中，滑杆6有2个，使浮动压板3与固定压板在滑动过程中始终保持平行滑动；弹簧2的自由高度为对应位置焊接的薄板成品宽度的1.2～1.5倍，本实施例中弹簧2采用线径1mm，直径5.5mm，高度15mm的60si2mn钢；底板、滑杆6、螺杆5、浮动压紧机构的材料可采用不锈钢、钨钢、模具钢中的任意一种。
32.焊接时，将第一金属基底7待焊面中心涂覆sac105焊膏8放入第一侧板的一侧，再将第二金属基底9待焊面中心涂覆sac105焊膏8放入浮动压板的一侧，其中第一金属基底的高度为7.2mm，厚度为2mm，第二金属基底的高度为3.6mm，厚度为2mm，如图2所示；在第一金属基底7和第二金属基底9之间放入厚度为0.1mm的云母片，拧紧螺母4使第一金属基底7、焊
膏8、第二金属基9底形成稳定的三明治结构。
33.将超声加热台加热至280℃，将夹持好试样的夹具置于加热台上并固定，将超声棒降至加热台夹具附近，超声保持30s，加热保持50s。然后将带有试样的夹具取下空冷至室温。
34.将试样从夹具中取下，打磨干净，并从中间切开制备金相试样，通过显微镜观察焊缝。本实施例中得到的薄板焊接试样焊缝平整均匀，焊缝中未发现有气孔。
35.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。