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   真空釬焊能夠獲得精密光亮的接頭，而且接頭具備優(yōu)良的機械性能和抗腐蝕性能，與其它釬焊方法相比，在零件氧化和零件變形的控制方面具有明顯的優(yōu)勢，這些特點對于風冷散熱器，水冷冷板和有特殊要求的箱體、盒體都非常適合，直接可以獲得高精度的零件，質量也易于控制，現在真空鋁釬焊在電子產品冷卻系統中的應用已十分廣泛。真空釬焊的主要工序包括：零件加加工、釬焊前處理、零件裝配和固定、釬焊、釬焊后處理及質量檢驗等，每道工序均會影響最終的釬焊質量，下面主要討論真空鋁釬焊夾具設計和選擇時必須考慮的因素。

1 釬焊夾具及其一般設計原則

釬焊時釬焊零件應裝配定位，以確保零件之問的相互位置和釬焊要求的接頭問隙。釬焊夾具要涉及到釬焊零件的固定、裝配、進爐、釬焊、出爐整個過程．夾具是否合理和實用直接影響到釬焊質量。普通夾具設計的原則和要求同樣適用于釬焊夾具的設計，如夾具系統要具有一定的精度；夾具系統要具有一定的剛度以克服加工過程中的變形；夾具系統要具有結構緊湊、形狀簡單、裝卸方便的特點 除了要考慮以上的原則，釬焊夾具還有它自身的特點，一般來說釬焊夾具設計還要考慮如下因素：(1)夾具材料要可以經受釬焊溫度，而不喪失強度，不變形和放出氣體，不易與組焊件產生合金反應；(2)重視夾具和零件的溫度膨脹和收縮，在釬焊溫度下，要保證釬焊零件具有合適的接頭間隙；(3)夾具要保證釬焊區(qū)的熱傳導，引起的熱量轉移對零件的穩(wěn)定加熱降溫產生干擾最小，并且不妨礙釬料的流動。

2 真空鋁釬焊夾具設計

2．1 夾具材料的選擇夾具材料選用，最根本就是要保證：在釬焊溫度下，夾具材料的剛性要大于釬焊零件材料，這樣在釬焊過程中，焊件的變形始終受夾具的限制，焊件及其配合尺寸可以依靠夾具裝配得到保證。真空鋁釬焊工作溫度在600 ℃左右，釬焊時間3～6小時，一般情況選擇1Crl8Ni9Ti可以滿足使用要求，1Crl8Ni9Ti屬奧氏體不銹鋼，抗氧化性達到700℃以上，重要的是在釬焊溫度時還有足夠的熱強性，剛性遠大于鋁合金，組織穩(wěn)定，長期旋用不會脆化，故而，釬焊夾具基本框架及主要工作部件采用1Crl8Ni9Ti是非常合適的；對于一些配合尺寸及精度要求高的零件，夾具設計必須要涉及螺紋副以及定位孔軸配合，材料選擇不合適，組織接近，熱穩(wěn)定性差，釬焊溫度下夾具零件之間會有“咬死”現象，而選用鑄鐵與lCrl8Ni9 Fi配合交替使用就可以較好地解決這個問題。

2．2 要考慮熱變形的影響

釬焊夾具及零件在釬焊溫度下產生熱變形對釬焊過程的影響應該著重予以考慮。由于夾具和釬焊零件的材料不同，熱膨脹系數不同，在加熱的情況下，會產生膨脹量差，釬焊零件會產生變形，夾具的目的就是讓釬焊件隨夾具的變形而變形，一般來說，主要對釬焊件平面度、垂直度、焊縫間隙有要求．其它要求不十分嚴格的零件，采用強制變形夾具可以滿足使用要求；但是對于某些外形尺寸、配合尺寸精度要求比較高的零件，采用強制變形夾具就不能滿足使用要求了，必須考慮在強制變形夾具的基礎上，設計部分彈性元件組成柔性夾具系統，彈性元件一般采用高溫彈簧或彈性夾頭，經過膨脹量差的計算，控制彈性元件的變形范圍，這樣既可以對釬焊件保持必要的壓力，又解決了膨脹量差的問題。

如圖1所示，

零件為箱式釬焊件，上下導軌板與前后支撐框組成一個可拔插插件的箱體，上下蓋板與上下導軌板之間放置波紋板起到散熱作用?？傮w而言此零件有一個顯著地要求，尺寸精度及裝配精度要求高，成型后不經過加工，上下導軌板之間插槽定位精度不超過0．15mm，上下間距尺寸精度不超過0．2 mm，插件需拔插自如。在實際生產中經過對夾具及焊件材料熱膨脹量精確地分析計算，設計彈性不銹鋼墊和鋼性C形夾配合使用，消除了熱膨脹差對釬焊的影響。如圖1夾具系統所示，箱體周邊上下依靠小的剛性C形夾及墊板夾緊，箱體上下四個角在整個高度上用C形夾及彈性元件整體夾緊。按照兩種材料熱膨脹系數計算產生的膨脹量差。

計算公式為：

△L=L× △T× △ =L× △T×( a2一 a1)

其中：△ 是熱膨脹產生變化的膨脹量差；L是夾持距離；△T是釬焊溫度減去室溫，這里取570℃～580℃；a2是夾持件平均熱膨脹系數，℃； a1是被夾持件平均熱膨脹系數，℃。箱體總高為410 mm，四周小夾頭夾持距離為35～ 40 mm。經過計算，箱體總高度方向夾持后受熱產生間隙量為一2.38 mm，四周小夾頭夾持后受熱產生間隙量為一0.19 mm(間隙量為負值說明加熱膨脹后被夾持物長度大于夾頭夾持間距)。在小C形夾頭夾持位置受熱后間隙為0．19 mm，分析認為：此處包括兩個釬焊面，由于釬焊料填充接頭間隙。每一個釬焊面存在0．10 mm的塌陷，兩項相抵，采用剛性夾頭是可行的；而箱體整體高度上受熱后間隙為2．38 mm，減去四個釬焊面塌陷，還存在的間隙為2 mm左右，如果間隙調整太大，受熱后夾持物不能有效夾緊，釬焊需要間隙無法保證，易于產生焊接不充分或焊縫明顯不均勻的現象；如果間隙調整太小，受熱后夾頭形變量不能滿足焊件的形變要求，箱體會因夾持物限制而變形，即四角支撐柱由于熱膨脹空間不足而產生彎曲或扭曲變形，造成零件報廢。通過自制不銹鋼彈簧墊(圖中件10)(彈簧墊的變形量控制在2 mm)的配合使用較好地解決了這個問題，釬焊件焊接充分，包括上下四角部分焊縫均勻一致，符合設計要求。

2．3 夾具要充分考慮到釬焊件加散熱均勻性的要求釬焊時零件的加熱和冷卻速度也是重要的工藝參數，鋁的真空釬焊，真空度控制在3×10ˉ3Pa左右，采用輻射加熱，就是為了保證在釬焊過程中加熱散熱是一個均勻的過程，這樣焊件的變形可以減少到最低，易于保證焊件的尺寸精度。

如圖2所示為鋁釬焊熱循環(huán)溫度曲線 如果加熱過快，會使焊件內溫度不均勻而產生內應力，加熱過慢又會造成例如母材晶粒長大，釬料低沸點組元蒸發(fā)以及金屬氧化釬劑分解等有害過程的急劇發(fā)展,焊件的冷卻速度對于接頭質量也有直接的影響，過慢的冷卻可能引起母材晶粒長大，加快冷卻速度有利于細化釬縫組織提高接頭強度，但冷卻過快可能使焊件因形成過大的熱應力而產生裂紋，或釬縫過速凝固使氣體不及逸出而產生氣孔。在焊件的溫度控制方面以上述曲線為基準，在釬焊中都可以取得很好的效果，曲線中加熱速率主要由焊件的材料形狀及結構尺寸來決定，也與使用釬料的形式及釬料的結晶溫度范圍有直接關系。但是如果釬焊夾具忽略了散熱性要求，限制了零件的熱交換，釬焊件焊縫質量就難以保證。

如圖3所示釬焊零件是一個由上下導軌板及左右側板通過釬焊連接而成的盒體，此零件不僅要求成型后插件拔插方便，而且對于盒體有氣密性要求，這樣在對釬焊精度有很高要求的同時，也提高了兩側焊縫的焊接標準，在實際釬焊過程中，經檢驗發(fā)現焊件存在氣密檢驗不合格現象，這就是說焊縫的質量不達標準。經過分析，確認是釬焊夾具設計不合理，夾具限制了釬焊區(qū)的熱傳導進而影響了焊縫質量，在夾具設計時沒有考慮散熱性的因素，焊件處于前后定位板及配重平板的包圍之中，影響到盒體內外的熱交換，釬焊件的加熱及散熱過程受到夾具影響，在此過程中，盒體內外的溫差可能引起熱膨脹、冷收縮時變形不一致，而釬焊的作用過程是一個快速的過程，當釬焊件達到釬焊溫度時，釬料的潤濕和接頭的形成大約只需要幾秒鐘的時間，釬焊件內外溫度不一致，極易造成焊縫有氣孔、夾渣，甚至是焊縫開裂，焊件報廢。為了解決這一問題，在夾具的前后定位板和盒體之間設計增加了墊柱，定位板增加了散熱孔，配重平板上設計了散熱型腔及散熱孔，此措施解決了釬焊件加熱及散熱的均勻性問題，提高了焊縫質量，達到了零件氣密性的要求。

3 小 結

真空爐中釬焊夾具設計要考慮的因素比較復雜，在保證以上要求的條件下，還要考慮到重力影響，焊件加熱后，接頭因膨脹松弛，釬料會自然出現向下流動的趨勢，所以必須注意夾具及焊件的夾持及放置形式；夾具結構要盡可能簡單，釬焊爐是一個封閉進行的過程，具體過程不可見，夾具越簡單，不可預見的問題越少，這樣夾具可靠性高，可操作性強?？傊?，釬焊夾具設計應重點保證以下幾個方面：保證釬焊件接頭間隙，對于鋁及鋁合金的組裝件，接頭內有0．05～0．10 mm的間隙，此時釬料流動性最好；重視夾具與組焊件在釬焊溫度時的膨脹和收縮，考慮膨脹系數的區(qū)別，保證零件相互協調；夾具對零件釬焊過程的影響最小，保證不影響釬焊區(qū)的熱傳導，不妨礙釬料的流動。