專利名稱：一種焊接治具及焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及焊接工藝領(lǐng)域，尤其涉及一種焊接治具及利用該治具的焊接方法。
背景技術(shù)：
鋁合金因密度低、易于加工成形，且通過陽(yáng)極氧化等表面處理可以獲得豐富且鮮艷的外觀效果等特性，在數(shù)碼產(chǎn)品上獲得了廣泛的應(yīng)用。但鋁合金強(qiáng)度不夠高，在某些場(chǎng)合往往需要在鋁合金上連接不銹鋼來對(duì)鋁合金的強(qiáng)度進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。鋁合金與不銹鋼的連接可采用螺釘、鉚接、焊接等方式。但是螺釘連接需要較大的裝配空間，不利于數(shù)碼產(chǎn)品的輕薄化；鉚接會(huì)存在鉚接痕和積料，會(huì)影響產(chǎn)品的精細(xì)度，另外，為便于鉚接，產(chǎn)品需有特殊的結(jié)構(gòu)要求且鉚接不夠可靠。而焊接則可克服螺釘連接和鉚接的問題，實(shí)現(xiàn)鋁合金和不銹鋼的良好連接。由于鋁合金易于氧化，且鋁與鐵會(huì)形成脆性金屬間化合物，當(dāng)采用激光熔化焊時(shí)， 焊接強(qiáng)度無法滿足實(shí)際使用要求。而采用常規(guī)釬焊時(shí)，由于釬料在鋁合金和不銹鋼表面的鋪展?jié)櫇裥阅懿灰恢?，也無法獲得好的焊接效果。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述所指的現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，本發(fā)明提供一種焊接治具及焊接方法，以使鋁合金件與不銹鋼件的焊接強(qiáng)度滿足產(chǎn)品的強(qiáng)度要求，同時(shí)提高焊接裝配的便捷性和可靠性，確保裝配尺寸的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種焊接治具，所述治具包括上、下壓頭，該上、下壓頭的相向面上分別設(shè)有與焊接件匹配的安裝槽位，所述上壓頭連接一通過氣缸驅(qū)動(dòng)的傳動(dòng)軸，該上壓頭上還裝配有用于預(yù)設(shè)上壓頭的最大行程的螺軸定位機(jī)構(gòu)。所述螺軸定位機(jī)構(gòu)包括一調(diào)距軸，該調(diào)距軸下端穿過下壓頭預(yù)設(shè)的定位通孔，中部套有一固定于下壓頭的支承軸套，上端設(shè)有螺紋與調(diào)距螺母配合，所述調(diào)距螺母鎖定于支承軸套上。一種利用上述治具的焊接方法，以鋁合金件和不銹鋼件為焊接件，所述焊接方法的步驟如下
步驟I，在所述鋁合金件和不銹鋼件表面電鍍?nèi)埸c(diǎn)> 270°c的高溫錫；
步驟2，在所述不銹鋼件或鋁合金件的焊接位絲印焊錫膏或者貼固態(tài)焊錫片；
步驟3，根據(jù)設(shè)計(jì)的焊接口裝配間隙及焊接件的尺寸調(diào)整螺軸定位機(jī)構(gòu)，分別將鋁合金件和不銹鋼件固定于上、下壓頭的安裝槽位內(nèi)，調(diào)整上、下壓頭的距離令焊錫膏/焊錫片分別與鋁合金件、不銹鋼件面接觸；
步驟4，加熱焊錫膏/焊錫片使之熔化，加熱過程中上壓頭下移直至達(dá)到最大行程，此時(shí)，焊接件之間的距離縮小至設(shè)計(jì)的焊接口裝配間隙；
步驟5，停止加熱，冷卻焊接件，形成釬焊接頭。進(jìn)一步地，所述步驟I中鋁合金件和不銹鋼件表面全鍍高溫錫，或者于此二者的焊接位表面分別鍍高溫錫。進(jìn)一步地，所述治具的上、下壓頭內(nèi)裝有電熱線圈，步驟4通過該電熱線圈加熱焊錫膏/焊錫片使之熔化?；蛘?，所述步驟4通過過回流焊爐加熱焊錫膏/焊錫片使之熔化。進(jìn)一步地，所述焊錫膏/焊錫片采用無鉛焊錫料，熔點(diǎn)為199°C _227°C。高溫錫鍍層為熔點(diǎn)> 270°C的Sn-Cu基或Sn-Ni基或Sn-Zn基的錫合金鍍層。按照常規(guī)釬焊要求，所述兩焊接件之間的焊接口裝配間隙為O. 01 O. 1mm。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，利用配套的焊接治具，通過在電鍍有高溫錫的鋁合金和不銹鋼表面實(shí)施錫焊，且加熱過程中通過壓頭將鋁合金件和不銹鋼件壓實(shí)至設(shè)計(jì)的裝配尺寸，避免了常規(guī)釬焊時(shí)由于釬料在鋁合金和不銹鋼表面的鋪展?jié)櫇裥阅懿灰恢拢附訌?qiáng)度不高的問題，同時(shí)可以提高焊接裝配的便捷性和可靠性，實(shí)現(xiàn)裝配尺寸的可控性、穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。
附圖I為本發(fā)明的治具結(jié)構(gòu)示意附圖2為本發(fā)明的焊接件裝配示意圖。圖中I-鋁合金件，2-不銹鋼件，3-焊錫膏/焊錫片，4-上壓頭，5-下壓頭，6_電熱線圈，7-傳動(dòng)軸，8-螺軸定位機(jī)構(gòu)，9-調(diào)距軸，10-支承軸套，11-調(diào)距螺母。
具體實(shí)施例方式為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。一種焊接治具，所述治具包括上壓頭4、下壓頭5，該上、下壓頭的相向面上分別設(shè)有與焊接件匹配的安裝槽位，所述上壓頭4連接一通過氣缸驅(qū)動(dòng)的傳動(dòng)軸7用于實(shí)現(xiàn)上壓頭的上下運(yùn)動(dòng)，該上壓頭4上還設(shè)有螺軸定位機(jī)構(gòu)8，用于預(yù)設(shè)上壓頭4的最大行程。所述螺軸定位機(jī)構(gòu)8包括一調(diào)距軸9，該調(diào)距軸9下端穿過下壓頭5預(yù)設(shè)的定位通孔，中部套有一固定于下壓頭5的支承軸套10，上端設(shè)有螺紋與調(diào)距螺母11配合，所述調(diào)距螺母11鎖定于支承軸套10上。所述調(diào)距軸9下端設(shè)有縱向凹槽，上壓頭4所設(shè)定位孔的形狀與之相匹配，限制調(diào)距軸9的轉(zhuǎn)動(dòng)。調(diào)距軸9與調(diào)距螺母11相配合，通過旋轉(zhuǎn)調(diào)距螺母11以實(shí)現(xiàn)調(diào)距軸9的上下移動(dòng)，通過調(diào)整調(diào)距軸9下端超出上壓頭的長(zhǎng)度實(shí)現(xiàn)上壓頭最大行程的調(diào)整。當(dāng)距離調(diào)整合適后，通過螺柱和螺母將調(diào)距螺母11鎖定在支承軸套10上， 以防止調(diào)距軸9在焊接過程中的上下移動(dòng)。本發(fā)明還公開了一種利用上述焊接治具的焊接方法，該焊接方法以鋁合金件I和不銹鋼件2為焊接件，步驟如下
步驟1，根據(jù)實(shí)際需要在所述鋁合金件I和不銹鋼件2表面電鍍?nèi)埸c(diǎn)> 270°C的Sn-Cu 基或Sn-Ni基或Sn-Zn基的高溫錫合金鍍層；
步驟2，在所述不銹鋼件I或鋁合金件2的表面需焊接部位絲印半固態(tài)的焊錫膏3或者事先加工相應(yīng)形狀的固態(tài)焊錫片3，直接將焊錫膏/焊錫片3貼在不銹鋼件I或鋁合金件2 需焊接的部位，所述焊錫膏/焊錫片3采用無鉛焊錫料，熔點(diǎn)為199°C -227°C ；
步驟3，根據(jù)設(shè)計(jì)的焊接口裝配間隙及焊接件的尺寸調(diào)整螺軸定位機(jī)構(gòu)8以限制上壓
4頭4的最大行程，按設(shè)計(jì)要求將鋁合金件I固定于上壓頭4，不銹鋼件2固定于下壓頭5，將治具上壓頭4緩緩下移，調(diào)整上、下壓頭的距離令焊錫膏/焊錫片3分別與鋁合金件I、不銹鋼件2面接觸；
步驟4，加熱焊錫膏/焊錫片3使之熔化，加熱過程中上壓頭4下移壓實(shí)直至達(dá)到最大行程，此時(shí)，焊接件之間的距離縮小至設(shè)計(jì)的焊接口裝配間隙；
步驟5，待所述焊錫膏/焊錫片3熔化后停止加熱，冷卻焊接件，形成釬焊接頭。所述步驟4通過過回流焊爐加熱焊錫膏/焊錫片3使之熔化，該回流焊爐的波峰溫度設(shè)為220°C-240°C?；蛘?，所述治具的上、下壓頭內(nèi)裝有電熱線圈6，步驟4通過該電熱線圈6加熱焊錫膏/焊錫片3使之熔化，加熱溫度設(shè)為230°C _270°C。本發(fā)明遵從常規(guī)釬焊的一般要求，所述鋁合金件I與不銹鋼件2的焊接口裝配間隙為 O. 01 O. 1mm。本發(fā)明所述的焊接方法，鋁合金件與不銹鋼件的焊接強(qiáng)度(即焊好后產(chǎn)品的剝離力)與兩者的焊接面積及表面狀態(tài)有關(guān)，在空間允許的條件下，可以通過提高鋁合金件與不銹鋼件的焊接面積或在焊接件表面先實(shí)施拉絲、噴砂、鐳雕等表面處理來提高兩者的焊接強(qiáng)度。鋁合金件和不銹鋼件電鍍高溫錫，可以提高焊錫在兩者表面的潤(rùn)濕鋪展性；電鍍區(qū)域可根據(jù)實(shí)際需要選擇全鍍或局部鍍，若是局部鍍，則絲印焊錫膏的部位要有高溫錫鍍層。焊錫膏通過絲印方式涂覆在鋁合金件或不銹鋼件需焊接的區(qū)域，或是直接加工成固態(tài)焊錫片，裝夾在鋁合金件和不銹鋼件中間。下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的焊接方法作進(jìn)一步詳述。實(shí)施例I
如附圖I所示，先根據(jù)設(shè)計(jì)要求在鋁合金件I和不銹鋼件2表面電鍍高溫錫鍍層，電鍍區(qū)域根據(jù)實(shí)際需要可選擇全鍍或局部鍍，然后在焊接位上焊錫3，通過絲印方式在不銹鋼件2或鋁合金件I表面涂覆半固態(tài)焊錫膏，或是直接加工成固態(tài)焊錫片貼在鋁合金件I或不銹鋼件2表面。按照設(shè)計(jì)要求調(diào)整治具上壓頭4的最大行程。將帶焊錫3的不銹鋼件2 和鋁合金件I在治具內(nèi)裝配好，裝配時(shí)保證焊錫膏/焊錫片在鋁合金件I和不銹鋼件2中間，再將治具的上壓頭4向下移，直至鋁合金件I與焊錫3貼合。治具的壓頭內(nèi)裝有電熱線圈6，以向鋁合金件I和不銹鋼件2提供熱量，從而將焊錫3熔化。接通壓頭內(nèi)的電熱線圈電源，給焊錫3加熱直至其熔化，待焊錫3完全熔化并在鋁合金件I和不銹鋼件2表面鋪展后，關(guān)閉電熱線圈電源。在給焊錫3加熱過程中治具上壓頭4 一直下移直至其最大行程，將鋁合金件I、焊錫3、不銹鋼件2壓實(shí)，保證焊接的可靠性和裝配尺寸的穩(wěn)定性及準(zhǔn)確性。此時(shí)上、下壓頭間的距離即為裝配尺寸。在上壓頭4下移至其最大行程后，在最低點(diǎn)保持一段時(shí)間直至焊錫冷卻，即完成鋁合金件I與不銹鋼件2的焊接。本實(shí)施例的焊錫采用Sn-Ag-Cu系無鉛焊錫(Sn_3. OAg-O. 5Cu )，熔化溫度 217°C _220°C。通過試驗(yàn)調(diào)整電熱線圈的加熱溫度與焊錫的熔點(diǎn)相匹配，一般需高出焊錫熔點(diǎn)，以彌補(bǔ)因熱量的擴(kuò)散、傳導(dǎo)等造成的溫度差。電熱線圈溫度設(shè)為245°C，在焊接面積為 20mm2的情況下，焊接樣品的正向拉拔力在250N以上，可以滿足數(shù)碼產(chǎn)品的應(yīng)用要求。實(shí)施例2
本實(shí)施例的焊錫采用Sn-Zn系無鉛焊錫，熔化溫度199°C。所述治具的上、下壓頭不需
5內(nèi)置電熱線圈，通過過回流焊爐加熱焊錫膏/焊錫片3使之熔化，調(diào)整回流焊爐的加熱溫度與焊錫的熔點(diǎn)相匹配，該回流焊爐的波峰溫度設(shè)為220°C。在給焊錫加熱過程中治具上壓頭一直下移直至到達(dá)其最大行程，將鋁合金件、焊錫、不銹鋼件壓實(shí)。在上壓頭下移至最低點(diǎn)后，在最低點(diǎn)保持一段時(shí)間直至焊錫冷卻形成釬焊接頭。實(shí)施例3
本實(shí)施例的焊錫采用Sn - Cu系無鉛焊錫(Sn — O. 75Cu)，熔化溫度227°C。通過過回流焊爐加熱焊錫膏/焊錫片3使之熔化，調(diào)整回流焊爐的加熱溫度與焊錫的熔點(diǎn)相匹配，該回流焊爐的波峰溫度設(shè)為240°C。在給焊錫加熱過程中治具上壓頭一直下移直至其最大行程，將鋁合金件、焊錫、不銹鋼件壓實(shí)。在上壓頭下移至最低點(diǎn)后，在最低點(diǎn)保持一段時(shí)間直至焊錫冷卻形成釬焊接頭。上述實(shí)施例中提到的內(nèi)容并非是對(duì)本發(fā)明的限定，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，任何顯而易見的替換均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種焊接治具，所述治具包括上、下壓頭，該上、下壓頭的相向面上分別設(shè)有與焊接件匹配的安裝槽位，所述上壓頭連接一傳動(dòng)軸，其特征在于該上壓頭上還裝配有用于預(yù)設(shè)上壓頭的最大行程的螺軸定位機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的焊接治具，其特征在于所述螺軸定位機(jī)構(gòu)包括一調(diào)距軸，該調(diào)距軸下端穿過下壓頭預(yù)設(shè)的定位通孔，中部套有一固定于下壓頭的支承軸套，上端設(shè)有螺紋與調(diào)距螺母配合，所述調(diào)距螺母鎖定于支承軸套上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的焊接治具，其特征在于所述上壓頭的傳動(dòng)軸通過氣缸驅(qū)動(dòng)。
4.一種利用權(quán)利要求3所述的焊接治具的焊接方法，以鋁合金件和不銹鋼件為焊接件，所述焊接方法的步驟如下步驟I，在所述鋁合金件和不銹鋼件表面電鍍?nèi)埸c(diǎn)> 270°C的高溫錫；步驟2，在所述不銹鋼件或鋁合金件的焊接位絲印焊錫膏或者貼固態(tài)焊錫片；步驟3，根據(jù)設(shè)計(jì)的焊接口裝配間隙及焊接件的尺寸調(diào)整螺軸定位機(jī)構(gòu)，分別將鋁合金件和不銹鋼件固定于上、下壓頭的安裝槽位內(nèi)，調(diào)整上、下壓頭的距離令焊錫膏/焊錫片分別與鋁合金件、不銹鋼件面接觸；步驟4，加熱焊錫膏/焊錫片使之熔化，加熱過程中上壓頭下移直至達(dá)到最大行程，此時(shí)，焊接件之間的距離縮小至設(shè)計(jì)的焊接口裝配間隙；步驟5，停止加熱，冷卻焊接件，形成釬焊接頭。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的焊接方法，其特征在于所述步驟I中鋁合金件和不銹鋼件表面全鍍高溫錫，或者于此二者的焊接位表面分別鍍高溫錫。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的焊接方法，其特征在于所述治具的上、下壓頭內(nèi)裝有電熱線圈，步驟4通過該電熱線圈加熱焊錫膏/焊錫片使之熔化。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的焊接方法，其特征在于所述步驟4通過過回流焊爐加熱焊錫膏/焊錫片使之熔化。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的焊接方法，其特征在于所述焊錫膏/焊錫片采用無鉛焊錫料，熔點(diǎn)為199°C -227°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的焊接方法，其特征在于所述高溫錫鍍層采用Sn-Cu基或 Sn-Ni基或Sn-Zn基的錫合金鍍層。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的焊接方法，其特征在于所述不銹鋼件和鋁合金件的焊接口裝配間隙為O. 01 O. 1_。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種焊接治具及利用該治具的焊接方法，該治具包括上、下壓頭及用于預(yù)設(shè)上壓頭的最大行程的螺軸定位機(jī)構(gòu)，利用該治具，以鋁合金件和不銹鋼件為焊接件的焊接方法，其步驟包括在所述鋁合金件和不銹鋼件實(shí)施表面處理后，絲印焊錫膏或者貼固態(tài)焊錫片；預(yù)設(shè)上壓頭的最大行程，固定鋁合金件和不銹鋼件；加熱焊錫膏/焊錫片使之熔化，且加熱過程中上壓頭下移壓實(shí)直至上、下壓頭之間的距離縮小至設(shè)計(jì)的焊接口裝配間隙；冷卻焊接件，形成釬焊接頭。本發(fā)明利用配套的焊接治具，通過在電鍍有高溫錫的鋁合金件和不銹鋼件表面實(shí)施錫焊，可以提高焊接裝配的便捷性和可靠性，實(shí)現(xiàn)裝配尺寸的可控制性、穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。
文檔編號(hào)B23K3/00GK102581416SQ201210057268
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月7日
發(fā)明者曾元清 申請(qǐng)人:廣東歐珀移動(dòng)通信有限公司