[發明專利]變形鋅合金零部件超聲波輔助感應釬焊方法

有效

• 申請號: 201310563002.7
• 申請日: 2013-11-13
• 公開（公告）號: CN103600150A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 樊建勛;甄立玲;劉紅偉;馬良超;杜樂一;馬冰;劉江萍;董俊岐;賀勇;程朝豐
• 申請（專利權）人: 中國兵器工業第五二研究所
• 主分類號: B23K1/06
• 分類號: B23K1/06
• 代理公司: 寧波誠源專利事務所有限公司 33102
• 代理人: 袁忠衛;景豐強

技術領域

本發明涉及一種變形鋅合金零部件的焊接方法。

背景技術

近年來，隨著世界性銅資源的日益匱乏，國內外電解銅價格連續上揚且居高不下致使銅產品原材料廠商和銅制品制造成本不斷上升而失去市場競爭力，迫切需求一種低成本高性能的合金來實現某些領域銅合金的替代。變形鋅合金就是針對上述現象而開發的一種新型合金材料。它能夠替代部分黃銅零部件用于汽車、家電、衛浴、計算機等領域，為相關企業降低生產成本提高市場競爭力奠定了良好的基礎。

變形鋅合金可采用電阻對焊、火焰釬焊、感應釬焊等方法實現連接。這些方法雖然在某些領域可以滿足生產和產品的要求，但針對某些產品（直徑大于Φ20mm）還存在一些不足，需要開發和應用一些新的焊接技術及方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述的技術現狀而提供一種變形鋅合金零部件超聲波輔助感應釬焊方法。

本發明所要解決的又一個技術問題是提供一種自動化程度高、釬焊溫度控制較精確的變形鋅合金零部件超聲波輔助感應釬焊方法。

本發明所要解決的又一個技術問題是提供一種有機結合感應釬焊和超聲振動的釬焊方法，可以有效提高焊接強度。

本發明所要解決的又一個技術問題是提供一種特別適合焊接面積大于314mm²的變形鋅合金工件制品的釬焊方法。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種變形鋅合金零部件超聲波輔助感應釬焊方法，其特征在于包括如下步驟：

①對變形鋅合金零部件的待焊表面進行表面平整處理、去氧化膜處理及清潔度處理；

②將兩塊獨立的變形鋅合金零部件在焊接位預先對接并置于單匝的感應線圈的中間，使感應線圈圍繞變形鋅合金待焊面布置，并且，變形鋅合金與感性線圈間距保持在5～10mm；超聲振動源置于其中一塊變形鋅合金零部件底部；

③啟動超聲振動源，啟動感應加熱設備使感應線圈工作。

進一步，將兩塊獨立的變形鋅合金零部件在焊接位上下疊合時，并保持目測無縫隙狀態。

作為優選，所述的感應線圈采用直徑為6mm，壁厚為1mm的銅管材。

作為優選，步驟②所述的變形鋅合金零部件的焊接位與感應線圈的中心保持在同一水平面上。

作為優選，步驟③中所述超聲波振動源的頻率為80KHz。

作為優選，步驟①中所述表面平整處理采用銼刀或砂紙。

作為優選，步驟①中所述清潔度處理包括化學溶劑清洗、超聲波凈化清除、銼刀、砂紙及紗布處理。

與現有技術相比，本發明的優點在于：

本發明是有機結合感應釬焊和超聲振動的釬焊方法，其中，超聲波焊是利用超聲頻率（超過16KHz）的機械振動能量，連接同種或異種金屬、半導體、塑料及金屬陶瓷等的特殊焊接方法。金屬超聲波焊接時，既不向工件輸送電流，也不向工件引入高溫熱源，只是在靜壓力下將彈性振動能量轉變為工件間的摩擦功、形變能及隨后有限的溫升，接頭間的冶金結合是在母材不發生熔化的情況下實現的，是一種固態焊接。

感應釬焊是將工件置于感應線圈產生的交變磁場中，由此而產生的感應電流將工件加熱，使釬料熔化，通過熔融的焊料液體對被焊工件表面的溶解，和工件表面成分對熔融焊料的擴散而使被焊工件形成冶金結合的、工件本身不熔化的一種焊接方法。

感應釬焊可分為中頻（500Hz～10000Hz的電流頻率）釬焊和高頻（100KHz～5000KHz的電流頻率）釬焊。頻率高，電流滲入深度淺、工件表面加熱速度快，但感應頻率越高，交流電的集膚效應越明顯，加熱的厚度越薄，工件內部只能依靠表層向內部的導熱來加熱，加熱不均勻程度增大。此外，電流滲透深度又與材料的電阻率和磁導率有關。電阻率越大，電流的滲透深度越深，表面效應越小。磁導率越小，電流的滲透深度則越大。一般情況下，黑色金屬感應釬焊時使用不低于10KHz的高頻感應電流。銅和鋁等有色金屬的磁導率較小，電流滲透深度較小，感應釬焊時采用較低的頻率和較大的功率。

超聲波輔助感應釬焊技術是綜合了感應釬焊和超聲波焊接的原理，利用感應加熱的方法使工件局部加熱，釬料熔化；利用超聲波振動特點促使熔融的釬料迅速填滿待焊表面，促進完成釬料對待焊表面金屬元素的溶解和待焊表面金屬元素對熔融釬料的擴散，提高釬料對工件的潤濕，從而實現被焊工件的冶金結合。

超聲波輔助感應釬焊技術還利用超聲波振動的特點減少了焊縫金屬成分的偏析，同時還可有效的去除釬料/母材界面的氧化膜，實現兩者良好的潤濕結合。