专利名称：一种用于异性金属扩散焊的焊接夹具及其焊接方法
技术领域：
本发明涉及微波电真空中行波管管外组件制作领域，尤其是涉及一种用于异性金属扩散焊的焊接夹具及其焊接方法。
背景技术：
行波管为一种电真空器件，是一种微波信号放大器件，其结构包括电子枪、慢波系统、收集级、输能结构和聚焦结构等。其冷却方式可以分为风冷、传导冷却和水冷结构，在风冷结构中，需要对其热量最大的部位收集级和慢波系统进行强风散热。收集级在设计及制作时，已考虑到散热问题，问题不大。但是在慢波系统中由于其外部需要强磁进行电子束的聚焦，一般采用纯铁和永磁体来实现聚焦，散热结构难以在设计中实现。为了增加散热性能，有时采用导热性能优良的铜插入到纯铁和永磁体缝隙中，有时采用焊接的方式将铜和纯铁焊接。焊接时能够保证铜金属更快的导走纯铁上的热量，常采取的焊接方式有锡焊、钎焊和扩散焊。锡焊一般常用于传导冷却中，将散热片一段焊接在底板上，同时散热片另一端和纯铁焊接，缺点是焊接时对周围热冲击大，焊料流淌不易控制。钎焊为在慢波组件组装前将散热片和纯铁焊接，焊接强度好，利用率多，缺点是焊料流淌到纯铁表面影响磁片的装配精度。扩散焊为将铜片夹在纯铁之间，铜片的外径为散热片状结构，便于强风散热，常利用在风冷慢波系统中，铜片的内径和纯铁内径相同，和纯铁的接触面积大，利于将热量导出，优点是无焊料，不影响装配尺寸，缺点是异性金属材料特性不同，膨胀系数不同，难以焊接成一体。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的问题提供一种用于异性金属扩散焊的焊接夹具及其焊接方法，其目的是通过采用一定的焊接夹具，按照一定的方法进行焊接，解决异性金属扩散焊接难以焊接的问题，保证异性金属扩散焊接的顺利实施。本发明的技术方案是该种用于异性金属扩散焊的焊接夹具包括上底板、下底板、螺杆、对中芯杆和螺母，所述的上底板和下底板的形状完全相同，均是圆盘状结构，圆盘上设有三个均匀分布的孔和一个中心孔，螺杆安装在三个均匀分布的孔内，且螺杆的两端均设有螺纹结构，所述的螺母与该螺纹结构相互配合，所述的对中芯杆安装在中心孔内。所述的上底板、下底板、螺杆以及螺母的材料均为高温低膨胀系数的金属钥。所述的螺杆上每段螺纹的长度均不小于螺杆总长度的1/3。利用上述用于异性金属扩散焊的焊接夹具进行焊接的方法包括I)将待扩散焊接的异性金属第一种金属和第二种金属清洗后，在48小时内进行组装；2)将下底板放置在底座上，将对中芯杆插入下底板的中心孔，将螺杆下端通过螺母旋紧放置在下底板相应的孔内；
3)将扩散焊接的第一种金属和第二种金属通过焊接夹具内部的对中芯杆穿过依次固定在焊接夹具的下底板上，顺序按照第一种金属、第二种金属、第一种金属、云母片的顺序依次重复；4)将上底板通过对中芯杆放置在已经放好的异性金属和云母片上；将螺杆穿入上底板的孔，并通过螺母拧紧固定；5)在上底板上放置一个压块，在压块上施加一定的压力，旋紧三个螺杆上的螺母，取消压力，取下压块，取出对中芯杆，即可完成扩散焊接组件的装配；6)将装配好的扩散焊接组件的焊接夹具放置在加热设备中，按一定的工艺曲线升降温，即可完成异性金属的扩散焊接。 作为本发明的一种具体实施方式
，第一种金属为纯铁，第二种金属为铜，其中铜的组装时间是在清洗后2小时内完成。放置云母片时，需要在其接触的金属上涂一层酒精、氧化铝粉末混合体。所述的酒精、氧化铝粉末之间的配方关系是4_5g的氧化铝粉末需IOml的酒精，以及与该比例相同的任何配方关系。所述的工艺曲线是指铜和纯铁金属的焊接升降温工艺曲线为升温速度为
5-600C /分钟，在800-1200°C下保温20-40分钟，然后随炉冷却。更为优选的是，所述的升温速度为12_40°C /分钟，在950±20°C下保温30±1分钟，然后随炉冷却。该种用于异性金属扩散焊的焊接夹具能够满足片状异性金属间的扩散焊，解决了异性金属焊接难的问题，焊接操作简单，可以应用到ku波段100W风冷行波管的慢波系统散热片制作中，还可以应用到环状结构金属间的扩散焊接中。
下面结合附图对本发明作进一步说明图I为本发明的结构示意图。图2为本发明中上、下底板的结构示意图。图3为装配好待焊接异性金属的焊接夹具的结构示意图。图4为单个扩散焊接组件零件放置顺序示意图。在图1-4中，I :上底板；2 :下底板；3 :螺杆；4 :对中芯杆；5 :螺母；6 :纯铁；7 :铜；8 :云母片；9 :底座；10 :压块。
具体实施例方式由图1-2所示结构可知，该种用于异性金属扩散焊的焊接夹具包括上底板I、下底板2、螺杆3、对中芯杆4和螺母5，上底板I和下底板2的形状完全相同，均是圆盘状结构，圆盘上设有三个均匀分布的孔和一个中心孔，螺杆3安装在三个均匀分布的孔内，且螺杆3的两端均设有螺纹结构，螺母5与该螺纹结构相互配合，对中芯杆4安装在中心孔内。上底板I、下底板2、螺杆3以及螺母5的材料均为高温低膨胀系数的金属钥。螺杆4上每段螺纹的长度均不小于螺杆4总长度的1/3。由图1-4所示结构可知，利用上述用于异性金属扩散焊的焊接夹具进行焊接的方法包括I)将待扩散焊接的异性金属第一种金属6和第二种金属7清洗后，在48小时内进行组装；2)将下底板2放置在底座9上，将对中芯杆4插入下底板2的中心孔，将螺杆3下端通过螺母5旋紧放置在下底板2相应的孔内；3)将扩散焊接的第一种金属6和第二种金属7通过焊接夹具内部的对中芯杆4穿过依次固定在焊接夹具的下底板2上，顺序按照第一种金属6、第二种金属7、第一种金属6、云母片8的顺序依次重复；4)将上底板I通过对中芯杆4放置在已经放好的异性金属和云母片8上；将螺杆3穿入上底板I的孔，并通过螺母5拧紧固定； 5)在上底板I上放置一个压块10，在压块10上施加一定的压力，旋紧三个螺杆3上的螺母5，取消压力，取下压块10，取出对中芯杆4，即可完成扩散焊接组件的装配；6)将装配好的扩散焊接组件的焊接夹具放置在加热设备中，按一定的工艺曲线升降温，这里的工艺曲线是指铜和纯铁金属的焊接升降温工艺曲线为升温速度为5-60°C /分钟，在800-1200°C下保温20-40分钟，然后随炉冷却。更为优选的是，升温速度为12_40°C /分钟，在950±20°C下保温30±1分钟，然后
随炉冷却，即可完成异性金属的扩散焊接。作为本发明的一种具体实施例，第一种金属6为纯铁，第二种金属7为铜，其中铜及铜合金的组装时间是在清洗后2小时内完成。放置云母片8时，需要在其接触的金属上涂一层酒精、氧化铝粉末混合体。酒精、氧化铝粉末之间的配方关系是4_5g的氧化铝粉末需IOml的酒精，以及与该比例相同的任何配方关系。本发明中，各结构的加工工艺要求为上、下底板的加工材料为高温低膨胀系数金属钥，圆盘状结构，为保持结构强度，厚度大于12_ ;圆盘有三个均匀分布的孔和一个中心孔，均匀分布的孔为螺杆3的位置，中心孔为对中芯杆4的位置。螺杆的加工材料为高温低膨胀系数金属钥，螺杆3穿过底板的三个孔，外径略小，螺杆3的两段均为螺纹结构，且螺纹结构的长度均不小于总长的1/3 ;螺杆3为三根，每根两端均有螺母5。对中芯杆的加工材料为不锈钢lCrl8Ni9Ti，细长杆结构，外径比上、下底板的中心孔略小，具体尺寸参照焊接金属的中心孔，能够穿过焊接金属片的中心孔。该种用于异性金属扩散焊的焊接夹具能够满足片状异性金属间的扩散焊，焊接操作简单，可以应用到ku波段100W风冷行波管的慢波系统散热片制作中，还可以应用到环状结构金属间的扩散焊接中。
权利要求
1.一种用于异性金属扩散焊的焊接夹具，其特征在于所述的焊接夹具包括上底板(I)、下底板(2)、螺杆(3)、对中芯杆(4)和螺母(5)，所述的上底板(I)和下底板(2)的形状完全相同，均是圆盘状结构，圆盘上设有三个均匀分布的孔和一个中心孔，螺杆(3)安装在三个均匀分布的孔内，且螺杆(3)的两端均设有螺纹结构，所述的螺母(5)与该螺纹结构相互配合，所述的对中芯杆(4)安装在中心孔内。
2.根据权利要求I所述的一种用于异性金属扩散焊的焊接夹具，其特征在于所述的上底板(I)、下底板(2)、螺杆(3)以及螺母(5)的材料均为高温低膨胀系数的金属钥。
3.根据权利要求I或2所述的一种用于异性金属扩散焊的焊接夹具，其特征在于所述的螺杆(4)上每段螺纹的长度均不小于螺杆(4)总长度的1/3。
4.利用权利要求1-3任一项权利要求所述的用于异性金属扩散焊的焊接夹具进行焊接的方法，其特征在于所述的焊接方法包括， I)将待扩散焊接的异性金属第一种金属(6)和第二种金属(7)清洗后，在48小时内进行组装； 2)将下底板(2 )放置在底座(9 )上，将对中芯杆(4 )插入下底板(2 )的中心孔，将螺杆(3)下端通过螺母(5)旋紧放置在下底板(2)相应的孔内； 3)将扩散焊接的第一种金属(6)和第二种金属(7)通过焊接夹具内部的对中芯杆(4)穿过依次固定在焊接夹具的下底板(2)上，顺序按照第一种金属(6)、第二种金属(7)、第一种金属(6)、云母片(8)的顺序依次重复； 4)将上底板(I)通过对中芯杆(4)放置在已经放好的异性金属和云母片(8)上；将螺杆(3)穿入上底板(I)的孔，并通过螺母(5)拧紧固定； 5)在上底板(I)上放置一个压块(10)，在压块(10)上施加一定的压力，旋紧三个螺杆(3)上的螺母(5)，取消压力，取下压块(10)，取出对中芯杆(4)，即可完成扩散焊接组件的装配； 6)将装配好的扩散焊接组件的焊接夹具放置在加热设备中，按一定的工艺曲线升降温，即可完成异性金属的扩散焊接。
5.根据权利要求4所述的焊接方法，其特征在于第一种金属(6)为纯铁，第二种金属(7)为铜，其中铜的组装时间是在清洗后2小时内完成。
6.根据权利要求4或5所述的焊接方法，其特征在于放置云母片(8)时，需要在其接触的金属上涂一层酒精、氧化铝粉末混合体。
7.根据权利要求6所述的焊接方法，其特征在于所述的酒精、氧化铝粉末之间的配方关系是4-5g的氧化铝粉末需IOml的酒精，以及与该比例相同的任何配方关系。
8.根据权利要求4-7任一项权利要求所述的焊接方法，其特征在于所述的工艺曲线是指铜和纯铁金属的焊接升降温工艺曲线为升温速度为5-60°C/分钟，在800-1200°C下保温20-40分钟，然后随炉冷却。
9.根据权利要求8所述的焊接方法，其特征在于所述的升温速度为12-40°C/分钟，在950±20°C下保温30土 I分钟，然后随炉冷却。
全文摘要
本发明公开了一种用于异性金属扩散焊的焊接夹具及其焊接方法，焊接夹具包括上底板(1)、下底板(2)、螺杆(3)、对中芯杆(4)和螺母(5)，所述的上底板(1)和下底板(2)的形状完全相同，均是圆盘状结构，圆盘上设有三个均匀分布的孔和一个中心孔，螺杆(3)安装在三个均匀分布的孔内，且螺杆(3)的两端均设有螺纹结构，所述的螺母(5)与该螺纹结构相互配合，所述的对中芯杆(4)安装在中心孔内。该种用于异性金属扩散焊的焊接夹具能够满足片状异性金属间的扩散焊，焊接操作简单，可以应用到ku波段100W风冷行波管的慢波系统散热片制作中，还可以应用到环状结构金属间的扩散焊接中。
文档编号B23K31/02GK102699593SQ201210151159
公开日2012年10月3日 申请日期2012年5月16日 优先权日2012年5月16日
发明者刘志意, 吴华夏, 孙梅林, 尹丽娟, 张丽, 张文丙, 朱刚, 王鹏康 申请人:安徽华东光电技术研究所