洪奇樂(lè)

（浙江銀輪機(jī)械股份有限公司，浙江 天臺(tái) 317200）

真空釬焊技術(shù)在最初應(yīng)用的時(shí)候，主要是應(yīng)用在電子工業(yè)領(lǐng)域中，隨著真空釬焊技術(shù)的發(fā)展，目前該技術(shù)已經(jīng)逐步應(yīng)用在航空工業(yè)、汽車(chē)工業(yè)等多個(gè)不同的領(lǐng)域中。同時(shí)在石油化工領(lǐng)域、家電領(lǐng)域的冷卻器以及換熱器中，也具有真空釬焊技術(shù)應(yīng)用的身影。真空釬焊技術(shù)近年來(lái)的發(fā)展速度很快，能夠保證焊接完成之后的零件具備較強(qiáng)的抗腐蝕性能，同時(shí)由于這種技術(shù)在焊接過(guò)程中不需要采用釬劑，故能夠節(jié)約一定的成本。

本文系統(tǒng)地對(duì)真空釬焊的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了分析，以下進(jìn)行具體的介紹。

1 真空釬焊的概述

真空釬焊需要在高真空的環(huán)境下能應(yīng)用，同時(shí)在焊接過(guò)程中不需要采用釬劑。真空釬焊技術(shù)在應(yīng)用的過(guò)程中，首先要將待焊接零件清洗干凈，之后再在待焊接零件的表面涂上釬料金屬。當(dāng)這些步驟都完成了之后，就可以將零件放入熔爐當(dāng)中。等熔爐內(nèi)的空氣都全部排出之后，還需要采取必要的措施防止零件出現(xiàn)氧化或者污染的情況。真空釬焊技術(shù)和其他的焊接技術(shù)相比，在焊接過(guò)程中的釬焊溫度較低，這樣就不會(huì)對(duì)母材產(chǎn)生較大的影響，受焊接熱影響的區(qū)域較小。[1]

2 真空釬焊的特點(diǎn)

2.1 真空釬焊技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

真空釬焊技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中主要的優(yōu)勢(shì)包括以下幾點(diǎn)：

一是該技術(shù)可以應(yīng)用在大批量的生產(chǎn)場(chǎng)合中。

二是在焊接過(guò)程中，可以對(duì)公差實(shí)現(xiàn)更為準(zhǔn)確地控制，并且接頭也可以做到很干凈，同時(shí)還不需要再對(duì)零件進(jìn)行額外的精細(xì)加工。

三是利用該技術(shù)，能夠?qū)⒔饘俨牧虾头墙饘俨牧霞右院附印Ｈ缈梢詫⒉讳P鋼、碳鋼和合金鋼加以焊接，同時(shí)還可以焊接鋁、鈦和銅等有色金屬。如果需要生產(chǎn)制造一些特種材料，則這種焊接技術(shù)就顯得十分關(guān)鍵。

四是如果需要焊接的零件其橫截面很薄或者很厚，這些特點(diǎn)都會(huì)增加在焊接過(guò)程中的難度，而采用真空釬焊技術(shù)，就能夠很好地駕馭這些焊接場(chǎng)景。

五是采用真空釬焊技術(shù)時(shí)，對(duì)加工的零件基材影響較小，并且可以使得零件在加工過(guò)程中受熱較為均勻，這樣所產(chǎn)生的應(yīng)力也相對(duì)較小，零件的形變量也較小，故在對(duì)加工質(zhì)量要求較高的場(chǎng)合中，這種焊接技術(shù)就較為合適。[2]

2.2 真空釬焊技術(shù)的范圍

真空釬焊技術(shù)在工業(yè)中應(yīng)用領(lǐng)域很廣，如包括航空航天部件的生產(chǎn)制造、工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)部件的生產(chǎn)制造、醫(yī)療、科學(xué)和通用工程組件的生產(chǎn)制造、汽車(chē)零部件的生產(chǎn)制造、電子設(shè)備的生產(chǎn)制造、核組件的生產(chǎn)制造以及海上和石化組件的生產(chǎn)制造等。其中當(dāng)將真空釬焊技術(shù)應(yīng)用在汽車(chē)的生產(chǎn)制造領(lǐng)域中時(shí)需要采用到熱管理系統(tǒng)。在汽車(chē)生產(chǎn)熱管理系統(tǒng)分為釬焊車(chē)間與組裝車(chē)間，釬焊車(chē)間將原料加工成半成品，再由組裝車(chē)間進(jìn)行成品組裝。同時(shí)真空釬焊技術(shù)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)制造中也具有重要的應(yīng)用，特別是在制造蜂窩結(jié)構(gòu)、葉片、導(dǎo)向器中，圖1 為航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的主要零件。

此外，在陶瓷基板的生產(chǎn)制造中，由于陶瓷需要和金屬具有良好的結(jié)合，這樣就可以使得熱阻得到降低，并且可以使得陶瓷基板在后期的運(yùn)行過(guò)程中更為穩(wěn)定，熱導(dǎo)率也可以更高。而這些高性能的實(shí)現(xiàn)，都依賴(lài)于真空釬焊技術(shù)在陶瓷基板生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用。

3 釬焊車(chē)間流程的現(xiàn)狀分析

3.1 釬焊車(chē)間的流程分析

在目前的釬焊車(chē)間流程程序當(dāng)中，主要的流程包括以下幾步：（1）預(yù)清洗分揀；（2）運(yùn)往下一步；（3）清洗機(jī)清洗；（4）運(yùn)往預(yù)組裝區(qū)；（5）LCC 接頭與LCC 釬焊組件鉚壓；（6）運(yùn)往下一步；（7）五通、歧管釬焊板與LCC 組件鉚接；（8）運(yùn)往下一步；（9）歧管與歧管釬焊板組裝；（10）運(yùn)往下一步；（11）ACC罐組裝；（12）運(yùn)往下一步；（13）總成間隙檢測(cè)；（14）運(yùn)往下一步；（15）釬焊爐上料；（16）等待進(jìn)行熱處理；（17）熱處理；（18）熱處理下料；（19）焊模拆解；（20）運(yùn)往下一步；（21）檢驗(yàn)；（22）運(yùn)送至T6 處理區(qū)儲(chǔ)存；（23）運(yùn)送至T6 爐；（24）T6 處理；（25）運(yùn)往下一步；（26）硬度及平面度檢測(cè)；（27）運(yùn)往下一步；（28）視覺(jué)檢測(cè)；（29）運(yùn)往下一步；（30）X 光檢測(cè)；（31）運(yùn)往下一步；（32）氦檢；（33）運(yùn)往下一步；（34）高壓吹氣1；（35）半成品儲(chǔ)存；（36）運(yùn)送至二樓；（37）高壓吹氣2；（38）運(yùn)往下一步。

3.2 釬焊車(chē)間流程程序改進(jìn)

在釬焊車(chē)間流程當(dāng)中，對(duì)其程序進(jìn)行改進(jìn)，按照下述程序進(jìn)行：預(yù)裝-焊模人工上線；預(yù)裝-LCC 接頭與LCC 釬焊組件鉚壓；預(yù)裝-五通、歧管釬焊板與LCC 組件鉚接；預(yù)裝-歧管與歧管釬焊板組轉(zhuǎn)；預(yù)裝-ACC 罐組裝；預(yù)裝-總成間隙檢測(cè)，可以取得較好的效果。同時(shí)鉚接一次性放置不到位（是否可以防錯(cuò)，一次性放好），工具無(wú)定位（工具定置定位，便于拿?。?，焊模工裝位置靠前不便于放置。

4 真空釬焊的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)分析

4.1 不銹鋼真空釬焊技術(shù)的應(yīng)用

隨著真空釬焊技術(shù)的發(fā)展，不銹鋼真空釬焊技術(shù)今后在實(shí)際焊接領(lǐng)域中將會(huì)得到更為重要的應(yīng)用。在采用該技術(shù)時(shí)，需要將母材表面的氧化膜加以去除，這一點(diǎn)對(duì)于后期的焊接質(zhì)量具有明顯的影響。當(dāng)在真空加熱的環(huán)境下，不銹鋼氧化膜可以得到很好的去除。其基本的去除原理主要包括以下幾種：

一是氧化膜的分解作用，氧化膜在真空的環(huán)境下會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的分解反應(yīng)。

二是氧化物的揮發(fā)。

三是碳的還原作用。碳這種元素在高溫的條件下，其具備較強(qiáng)的還原能力，如果是在真空的環(huán)境下，則其還原能力還能夠有所提高，此時(shí)就會(huì)發(fā)生相應(yīng)的還原反應(yīng)。[3]

當(dāng)采用不銹鋼真空釬焊技術(shù)時(shí)，需要使用到相應(yīng)的真空釬焊設(shè)備，這類(lèi)設(shè)備在結(jié)構(gòu)組成上主要包括真空系統(tǒng)以及真空爐等兩個(gè)部分。其中對(duì)于真空爐，在結(jié)構(gòu)組成上包括控制系統(tǒng)、真空室和加熱器等幾個(gè)主要組成部分，其中控制系統(tǒng)發(fā)揮著關(guān)鍵作用，能夠?qū)φ麄€(gè)真空爐系統(tǒng)進(jìn)行合理的控制。對(duì)于控制系統(tǒng)，需要采取合適的控制算法，這樣才能夠保證真空爐在運(yùn)行過(guò)程中得到穩(wěn)定的控制。真空爐在實(shí)際應(yīng)用中，可以分為熱壁和冷壁等兩種類(lèi)型的真空爐，這兩種不同類(lèi)型的真空爐需要根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用場(chǎng)合來(lái)加以選擇，保證真空爐能夠正常發(fā)揮出相應(yīng)的作用。其中對(duì)于熱壁真空爐，主要是在真空釬焊技術(shù)的早期應(yīng)用相對(duì)較多，對(duì)于其加熱部分，包括真空室和箱式爐等兩個(gè)部分。當(dāng)采用該技術(shù)進(jìn)行焊接操作時(shí)，需要將待焊接的機(jī)械零部件放置到真空室當(dāng)中，當(dāng)達(dá)到了真空的條件之后再將待焊接的機(jī)械零部件放置到箱式爐當(dāng)中。當(dāng)完成了焊接操作之后，再將焊接完成之后的零部件加以冷卻。這種類(lèi)型的真空爐適合生產(chǎn)一些小型零部件，并且也不能進(jìn)行大批量的生產(chǎn)。

由于熱壁真空爐的這種缺點(diǎn)，故在實(shí)際中還可以采用冷壁真空爐，在這種真空爐當(dāng)中，包括加熱器、爐壁，并且采用雙層循環(huán)的冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。采用這種類(lèi)型的真空爐，可以顯著提高零部件的加工效率，同時(shí)還能夠有效降低零部件在加工過(guò)程中產(chǎn)生的形變量。

4.2 真空釬焊技術(shù)中先進(jìn)控制技術(shù)的應(yīng)用

真空釬焊技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中，釬焊的溫度控制較為關(guān)鍵，也是影響焊接產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。如果釬焊的溫度得到了很穩(wěn)定的控制，則可以在最大程度上降低待加工零部件產(chǎn)生的形變量，并且使得焊接的質(zhì)量得到明顯的提高。由于釬料內(nèi)部的化學(xué)組成存在著較大差異，每一種化學(xué)材料的熔化溫度也有所不同，故控制好溫度十分關(guān)鍵。同時(shí)控制好釬焊的間隙也較為關(guān)鍵，如果釬焊的間隙相對(duì)比較大，則容易使得擴(kuò)散距離增大，此時(shí)擴(kuò)散這個(gè)過(guò)程就不能很好地完成。故該技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中，也需要很好地控制釬焊的間隙。[4]

在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，可以引入更為先進(jìn)的控制技術(shù)，如模糊控制技術(shù)、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)等，圖2 為電子自動(dòng)化控制系統(tǒng)原理圖。

通過(guò)采取這些控制技術(shù)，能夠有效提高控制系統(tǒng)的控制性能。在對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，可以借助MATLAB 軟件進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，這樣先進(jìn)的控制技術(shù)才能夠應(yīng)用起來(lái)。該軟件具備以下特點(diǎn)：

一是這種類(lèi)型的軟件可以高效地對(duì)矩陣數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并且在MATLAB 軟件當(dāng)中，也嵌入了很多功能強(qiáng)大的函數(shù)。在函數(shù)的調(diào)用方面也較為方便，可以有效地實(shí)現(xiàn)各類(lèi)分析和計(jì)算。

二是在MATLAB 軟件當(dāng)中，可以和很多種不同類(lèi)型的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言相互配合。

三是在MATLAB 當(dāng)中的應(yīng)用界面較為良好，能夠方便地進(jìn)行設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)，在模型的建立上也較為直觀。

4.3 新型釬料在真空釬焊技術(shù)中的應(yīng)用

真空釬焊技術(shù)目前在很多領(lǐng)域中都得到了應(yīng)用，包括家電領(lǐng)域、汽車(chē)工業(yè)以及機(jī)械電子工業(yè)領(lǐng)域。對(duì)于家電領(lǐng)域，空調(diào)、冰箱等家電的生產(chǎn)制造都需要采用真空釬焊技術(shù)。隨著真空釬焊技術(shù)的發(fā)展，可以開(kāi)發(fā)出新型的釬料，以便更好地提高真空釬焊技術(shù)的焊接質(zhì)量。對(duì)于新型的釬料的開(kāi)發(fā)，則需要合理控制好各個(gè)材料的組成配方和新型的釬料加工工藝。目前無(wú)銀、低銀釬料技術(shù)的研究已經(jīng)取得了較大的進(jìn)展，并且在實(shí)際中得到了應(yīng)用。同時(shí)低錫和無(wú)鉛等類(lèi)型的釬料，也在真空釬焊技術(shù)中得到重要的應(yīng)用。這些新型材料的應(yīng)用，對(duì)于推動(dòng)真空釬焊技術(shù)的發(fā)展發(fā)揮了重要的作用，同時(shí)還能夠很好地改善材料的力學(xué)性能，防止焊接頭出現(xiàn)斷裂的情況。同時(shí)非晶態(tài)的材料技術(shù)也具有較大的提升，可以保證材料在組織結(jié)構(gòu)上較為均勻，解決傳統(tǒng)材料各個(gè)材料熔點(diǎn)不一致的問(wèn)題。

5 結(jié)論

真空釬焊技術(shù)是焊接技術(shù)領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)之一，本文系統(tǒng)地分析了真空釬焊技術(shù)的特點(diǎn)以及其今后主要的發(fā)展趨勢(shì)，包括釬料在真空釬焊技術(shù)中的應(yīng)用、真空釬焊技術(shù)中先進(jìn)控制技術(shù)的應(yīng)用以及不銹鋼真空釬焊技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)于推動(dòng)真空釬焊技術(shù)水平的提高具有一定的意義。