葉莉靜　工程師

摘要：釬焊技術(shù)作為一種具有極高生產(chǎn)效率及較高精度的焊接手段，特別適用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不易機械加工的零部件生產(chǎn)上。面對目前通信設(shè)備外形日趨小型化、復(fù)雜化的大背景，研究適用于批量生產(chǎn)的釬焊技術(shù)尤為

關(guān)鍵詞：真空鋁釬焊；密封性；抗振動；抗沖擊；抗變形

引言

隨著科學技術(shù)的日新月異，各種形式復(fù)雜化、精細化和小型化的設(shè)計思路逐步被應(yīng)用于各類新型通信設(shè)備上。面對日趨復(fù)雜的設(shè)備外形結(jié)構(gòu)，尤其是無法用機械切削方式直接加工而得的產(chǎn)品時，將產(chǎn)品整體分解為各零部件，分別生產(chǎn)加工后再用釬焊方法進行整體組合，不失為一種優(yōu)秀的產(chǎn)品加工工藝。

1.概述釬焊技術(shù)

釬焊是采用比母材熔點低的金屬材料作釬料，將焊件和釬料加熱到高于釬料熔點，低于母材熔化溫度，利用液態(tài)釬料潤濕母材，填充接頭間隙并與母材相互擴散實現(xiàn)連接焊件的加工方法。

將釬焊應(yīng)用于不同的金屬材質(zhì)時，就被冠以該種材料的釬焊，如鋁釬焊、銅釬焊等。由于我所通信設(shè)備多為鋁材，因此本文著重對鋁釬焊進行研究探討。

鋁釬焊按使用設(shè)備的不同，分為真空爐焊、鹽浴焊和手工火焰焊，其優(yōu)缺點分別為：

A）、真空爐焊的焊接質(zhì)量穩(wěn)定，焊后焊縫美觀，但焊接成本較高且只能用于平焊縫的焊接；

B）、鹽浴焊的成本較低，焊接質(zhì)量相對穩(wěn)定，但只能對存在同類焊縫的工件進行焊接，而且對工件表面易產(chǎn)生表面腐蝕；

C）、手工火焰焊的操作較為靈活，適用于任何種類的焊縫焊件，成本最低，但焊接質(zhì)量是三種鋁釬焊中最不穩(wěn)定的。

2.我所產(chǎn)品對鋁釬焊的選擇應(yīng)用

某型通信設(shè)備的主機殼體（以下簡稱殼體）是該項目的一個重要結(jié)構(gòu)件，見圖1。該殼體內(nèi)集中了13塊單元電路印制板，這13塊單元電路板是實現(xiàn)該型設(shè)備系統(tǒng)功能的核心所在。因此，確保每塊電路板裝配精確且具有良好的接地性能是非常必要的。由圖示及相關(guān)技術(shù)要求可知，殼體機械加工的主要難點在于：殼體內(nèi)存在的燕尾槽（長度約80mm）與每塊隔板之間的接觸距離過長，并且燕尾槽自身的彈簧固定片相對于殼體過薄，如果采用傳統(tǒng)的機械加工方法，則無法完成殼體加工。出于對殼體的機械性能和加工精度的考量，在排除了傳統(tǒng)切削減量法、整件壓鑄法后，采用了既能符合殼體結(jié)構(gòu)特性、又可以滿足批量生產(chǎn)的真空鋁釬焊方案。

3.真空鋁釬焊的方案確定及過程分析

3.1真空鋁釬焊的方案確定

鋁釬焊加工件質(zhì)量取決于焊接前各零部件的加工精度、完整有效的定位安裝方案和對整個焊接過程的質(zhì)量控制。在這三者中，筆者認為最重要的在于如何去設(shè)計完善一套成熟、穩(wěn)定的產(chǎn)品加工工藝方案，若方案正確，后續(xù)的所有過程控制工作才不會做無用功。

針對殼體的結(jié)構(gòu)形式，研究人員在最初設(shè)計鋁釬焊加工方案時，采用了常規(guī)的裝配思路，即先將待焊件放入焊接位置處，然后將殼體中的側(cè)板及隔板放置到位。然而通過實際加工發(fā)現(xiàn)，采用該方案根本無法達到預(yù)期的裝配目的。不是裝配后殼體無法合攏，就是側(cè)板或隔板倒偏，甚至出現(xiàn)焊片被彈出等現(xiàn)象。為了驗證該現(xiàn)象不是偶發(fā)現(xiàn)象，研究人員又進行了三次試裝配，結(jié)果均相同，證明了該方案存在嚴重缺陷。

通過對實驗零件的仔細測算、縝密分析后，研究人員發(fā)現(xiàn)由于加工誤差、不同厚度的金屬件的應(yīng)力差異，導(dǎo)致了上述問題的發(fā)生?？紤]到批量生產(chǎn)的效率問題、生產(chǎn)過程的成本控制問題，沒有刻意去強調(diào)機械加工的高精度，而是想方設(shè)法地改進加工順序及裝配過程控制，重新確定了一種加工方案。首先將兩塊導(dǎo)軌板平置于桌面，將待焊件放入對應(yīng)位置，然后在其中一塊導(dǎo)軌板兩側(cè)嵌入側(cè)板后，將另一塊導(dǎo)軌板與其拼接，輕敲裝配到位后，將殼體垂直放置，并用事先加工完成的定位工裝板將外殼體連接，然后按導(dǎo)軌板間的間距對隔板整形，將所有隔板緩慢插入殼體，全部裝配到位后，拆掉工裝板，并立刻進行鋁釬焊接。通過這一改進后的工藝方案，順利地解決了殼體裝配不牢固的現(xiàn)象。

3.2真空鋁釬焊的過程分析

“工欲善其事，必先利其器”，要想詳細、有效地對真空鋁釬焊的生產(chǎn)過程進行過程控制，一套行之有效的釬焊工藝規(guī)范就必不可少。工藝人員針對這一需求，編制了“某通信設(shè)備殼體真空鋁釬焊技術(shù)工藝規(guī)范”。該規(guī)范明確了釬焊的設(shè)備（見圖2）、溫度控制過程、環(huán)境要求以及焊接完成后的清洗要求。工藝人員根據(jù)該規(guī)范的相關(guān)要求，編制了鋁釬焊生產(chǎn)過程記錄表，跟蹤記錄生產(chǎn)過程的每一個步驟，確保了產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性，令產(chǎn)品具有可追溯性。

3.3真空鋁釬焊生產(chǎn)過程的難點及解決方案

3.3.1結(jié)構(gòu)件焊縫間隙的控制問題

鋁釬焊最重要的尺寸就是被焊件的裝配間隙，這一指標直接影響著整件的焊接質(zhì)量。若焊接槽的間隙過大，則焊接質(zhì)量不易控制，有可能產(chǎn)生脫焊等現(xiàn)象；如果加工間隙過小，則將會影響各插裝隔板的裝配過程。

針對這一問題，研究人員仔細分析了相關(guān)圖紙及裝配過程。根據(jù)圖紙上要求的導(dǎo)軌板寬度 ，對生產(chǎn)過程進行了加工改進。直接選用厚度為4mm的鋁板進行批次加工，鋁板實測尺寸一般在3.85～3.88mm之間，因此，按其裝配要求將尺寸加工至3.86mm，并開槽加工即可。通過該改進方案并進行了實際裝配，殼體裝配良好。

3.3.2爐內(nèi)盒體的外形定位問題

在裝配過程中，研究人員采用了工裝夾緊以保證裝配尺寸的方案，但裝配工裝由于材料問題無法隨爐進行釬焊操作。為了保證爐內(nèi)盒體的外形尺寸不變形，根據(jù)真空鋁釬焊的工藝參數(shù)及外形加工尺寸，研究人員設(shè)計了不銹鋼夾壓模板保證焊接面的緊貼。在爐內(nèi)溫度達到605±2℃、真空度在10-4的狀態(tài)下，由加壓模板來保證焊接面的貼合，無盒體形變，并提高了釬焊焊接質(zhì)量。該夾壓模板經(jīng)過實際生產(chǎn)驗證，完全可以保障產(chǎn)品質(zhì)量。

3.3.3防止隔板的滑移現(xiàn)象

在進行首件加工時，原本裝配到位的工件由于忽略了定位問題，在焊接完成后，雖然各焊縫均焊接完成無缺陷，卻發(fā)現(xiàn)原本按一定間隔焊接的隔板有部分出現(xiàn)偏移，未焊接在規(guī)定的尺寸上，從而導(dǎo)致首件加工的失敗。

經(jīng)過仔細分析比對后，研究人員確定了沖鉚定位這一簡易可行的方案，即在工裝的配合下，將盒體各零件按尺寸裝配到位，然后用沖鉚頭在隔板兩端的盒體上漲鉚一點，令其無法在盒體內(nèi)自由滑動。按上述方案加工了5件試樣，其中4件完全合格，有1件由于漲鉚力量控制不佳，導(dǎo)致焊縫不良；在總結(jié)了試樣經(jīng)驗后，研究人員確定了這一裝配方案，并明確裝配時沖鉚力不可過大，不能使各隔板的焊縫間隙變大，在后續(xù)裝配中均得以合格，從而解決了進爐后隔板自身的滑移問題。

4. 結(jié)束語

在機械加工技術(shù)不斷飛速發(fā)展的今天，真空鋁釬焊并非是該產(chǎn)品的唯一可行方案，例如3D打印等新型加工技術(shù)也可以較完美地解決這一問題。但面對大批量生產(chǎn)時，采取機械分塊加工后再用真空鋁釬焊成型的方法，則是當下的最佳解決辦法。當然，我們不能滿足于現(xiàn)狀，在現(xiàn)有基礎(chǔ)之上，追趕最新的生產(chǎn)技術(shù)，順應(yīng)我國生產(chǎn)制造的需求，為我國先進生產(chǎn)添磚加瓦。

參考文獻：

[1] 錢乙余，《國內(nèi)外釬焊技術(shù)發(fā)展動態(tài)》，機械工人（熱加工），1999年第10期

[2] 王炎金，李莉，李孟鋼，《鋁釬焊工藝研究》，機車車輛工藝，1995年第3期