CN104625349B - 铝合金薄水道盖板与厚真空腔体水道焊接工艺 - Google Patents

铝合金薄水道盖板与厚真空腔体水道焊接工艺 Download PDF

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Abstract

一种铝合金薄水道盖板与厚真空腔体水道焊接工艺，属于焊接工艺技术领域。包括如下步骤：(1)气体保护焊前进行如下处理：用丙酮清理焊件坡口及距坡口两侧30～50mm两侧范围内的污物，将水道盖板、真空腔体预热180～240℃，保证预热温度均匀；(2)气体保护焊的焊接过程中：焊接线能量控制在20～25kJ/cm；(3)气体保护焊的焊后进行如下处理：焊接收尾时，填满弧坑，延迟保护气时间，焊后进行渗透检测。本发明可以降低焊道冷却速度，使氢充分溢出，有效控制焊接气孔。焊前预热，使盖板和腔体均匀受热，有效控制焊接变形。

Description

铝合金薄水道盖板与厚真空腔体水道焊接工艺
技术领域
本发明属于焊接工艺技术领域，特别是涉及一种铝合金薄水道盖板与厚真空腔体水道焊接工艺。适用于涉及IC装备(生产半导体器件、集成电路芯片和平板显示器的专用生产设备)制造业铝合金真空腔体水道焊接技术，是铝合金薄水道盖板与厚真空腔体水道进行焊接的专业技术。
背景技术
铝合金真空腔体密封水道焊接，有其特别的重要性。铝合金焊接本身就因为其特殊的物理性能，焊缝容易出现气孔，裂纹等缺陷。铝合金真空腔密封水道的焊接更加增添了焊接的难度，铝合金从固态转变为液态时，无明显的颜色变化，所以不易判断母材温度，因盖板很薄，施焊时因温度过高无法察觉而导致焊穿或板材变形，又因为腔体较厚，如果电流过小，母材不熔化，无法焊接成型密封水道。腔体上分布的水道直拐角多，施焊难度大，需要多种位置进行焊接，并且保证不能产生缩孔，裂纹等缺陷。铝焊接熔池凝固时容易产生缩孔、缩松、热裂纹及较高的内应力。薄板与厚板搭接，不等角焊缝，薄板极容易焊穿。加热与冷却过程中没有相变，焊缝晶粒易粗大，不能通过相变来细化晶粒。焊后进行水压测试，120PSIG(磅/平方英寸)下保压1h不能泄露，因此，铝合金薄水道盖板与厚真空腔体水道进行焊接的焊接难度较大，因此焊接工艺是非常重要的。
发明内容
针对上述存在的技术问题，为了解决IC装备铝合金真空腔体水道焊接成功率低的问题，铝合金薄水道盖板与厚真空腔体水道进行焊接，为铝合金薄水道盖板与厚腔体焊接成功焊接提供参考。运用通用的焊接设备，通过调整焊接工艺参数，得到良好的焊接效果，解决铝合金真空腔体水道焊接困难的问题。本发明的目的是提供一种铝合金薄水道盖板与厚真空腔体水道焊接工艺。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：
本发明一种铝合金薄水道盖板与厚真空腔体水道焊接工艺，包括如下步骤：
(1)气体保护焊前进行如下处理：用丙酮清理焊件坡口及距坡口两侧30～50mm两侧范围内的污物，将水道盖板、真空腔体预热180～240℃，保证预热温度均匀；
(2)气体保护焊的焊接过程中：焊接线能量控制在20～25kJ/cm；
(3)气体保护焊的焊后进行如下处理：焊接收尾时，填满弧坑，延迟保护气时间，焊后进行渗透检测。
进一步地，所述第(2)步骤中气体保护焊是采用钨极惰性气体保护焊接的
全过程。
进一步地，所述第(3)步骤中气体保护焊的焊后处理中，延迟保护气时间5-10s。
进一步地，所述水道盖板为2～4mm厚的铝合金盖板，真空腔水道为30～50mmmm壁厚的铝合金水道。
进一步地，所述的焊丝为ER5356，直径：φ1.2mm，焊接过程工艺参数为：焊接电流230～240A；焊接电压：17～18V；保护气体：Ar，99.99％；焊接速度：150～180mm/min；钨极为镧钨极；钨极直径：φ3.0mm；气体流量：10～12L/min。
进一步地，所述焊接过程中的焊逢为不等角焊缝。
进一步地，所述焊接过程中的环境温度控制在5℃以上，湿度控制在50％～100％。
本发明的有益效果是：
1.本发明采用焊前预热方法，使盖板和腔体均匀受热，有效控制焊接变形。
2.本发明采用丙酮进行焊前清洁处理，降低焊道冷却速度，使氢充分溢出，环境湿度控制在50％以下，有效控制焊接气孔。
3.本发明采用以下焊接参数，包括焊接电流230～240A，焊接电压17～18V，保护气体99.99％氩气，焊接速度150～180mm/min，镧钨极，钨极直径φ3.0mm，气体流量10～12L/min。工艺有效保证焊道的密封性，并通过渗透检测，且在120PSIG(磅/平方英寸)压力下保压1h。
附图说明
图1为本发明铝合金腔体示意图。
图2为本发明焊缝焊接示意图。
图3为本发明铝合金腔体水道示意图。
图中：1.水道，2.盖板，3.腔体，4.焊缝。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述。
实施例：本发明铝合金薄水道盖板与厚真空腔体水道焊接工艺，包括如下步骤：
(1)气体保护焊前进行如下处理：用丙酮清理焊件坡口及距坡口两侧30～50mm范围内的污物，焊丝用不锈钢钢丝刷擦拭，将水道盖板、真空腔体预热180～240℃，保证预热温度均匀，有利于气孔充分溢出；
(2)气体保护焊的焊接过程中：控制线能量输入，焊接线能量控制在20～25kJ/cm，避免烧穿；避免在拐角处起弧、收弧；尽量保持对称施焊，控制水道变形；环境温度控制在16～25℃以上，湿度控制在20％～60％，控制气孔产生；其中焊接过程工艺参数为：
所述的焊丝为ER5356(SAlmg-5)，直径：φ1.2mm，焊接过程工艺参数为：焊接电流230～240A；焊接电压：17～18V；保护气体：Ar，99.99％；焊接速度：150～180mm/min；钨极为镧钨极；钨极直径：φ3.0mm；气体流量：10～12L/min；
所述水道盖板为2～4mm厚的铝合金盖板，通过机械加工0.1mm下陷组装定位；真空腔水道为30～50mmmm壁厚的铝合金水道。所述焊接过程中的焊逢为不等角焊缝；
(3)气体保护焊的焊后进行如下处理：焊接收尾时，填满弧坑，延迟保护气时间，焊后进行渗透检测。
所述第(2)步骤中气体保护焊是采用钨极惰性气体保护焊接的全过程。
所述第(3)步骤中气体保护焊的焊后处理中，延迟5-10s保护气时间。
所述铝合金薄水道盖板与厚真空腔体水道进行焊接的焊接工艺，按重量百分比计，其ER5356(SAlmg-5)焊丝的化学成分如下：Mg：5；Cr：0.10；(Fe+Si)：0.3；Cu≤0.05；Zn：0.05；Mn：0.15；Ti：0.1；AL余量。
所述渗透检测，包括如下步骤：
(1)100％目视检测；
(2)100％渗透检测；
(3)水压测试，120PSIG，保压1h。
本发明焊接工艺的评定：
无极惰性气体保护焊(TIG)采用ER5356(SAlmg-5)、φ2.0mm焊丝，试件板厚12mm的双面V形60°坡口，间隙3mm，钝边2mm的对接。
试板焊后按JB/T2651—2008和JB/T2653—2008规定焊接接头拉伸及弯曲试验方法制备试样、测定性能，确认试验记录正确。焊接材料工艺评定机械性能试验结果见表1。
表1 6061铝合金焊接工艺评定机械性能试验结果
本发明焊接的应用：
利用上述焊接工艺，采TIG气体保护焊，焊后没有变形，可一次焊接成功，并成功通过焊后目视检测，渗透检测及水压测试。
实施结果表明，本发明焊接工艺为铝合金腔体水道焊接成形困难的问题开辟了解决方法，它的特点体现在以下几个方面：1.解决了铝合金薄水道盖板与厚真空腔体水道焊接密封困难的问题。2.为铝合金薄板厚板焊接不等角焊缝提供焊接工艺参考。

Claims (6)

1.一种铝合金薄水道盖板与厚真空腔体水道焊接工艺，其特征在于：包括如下步骤：
(1)气体保护焊前进行如下处理：用丙酮清理焊件坡口及距坡口两侧30～50mm两侧范围内的污物，将水道盖板、真空腔体预热180～240℃，保证预热温度均匀；
(2)气体保护焊的焊接过程中：焊接线能量控制在20～25kJ/cm；
(3)气体保护焊的焊后进行如下处理：焊接收尾时，填满弧坑，延迟保护气时间，焊后进行渗透检测；所述气体保护焊的焊丝为ER5356，直径：φ1.2mm，焊接过程工艺参数为：焊接电流230～240A；焊接电压：17～18V；保护气体：Ar，99.99％；焊接速度：150～180mm/min；钨极为镧钨极；钨极直径：φ3.0mm；气体流量：10～12L/min。
2.如权利要求1所述铝合金薄水道盖板与厚真空腔体水道焊接工艺，其特征在于：所述第(2)步骤中气体保护焊是采用钨极惰性气体保护焊接的全过程。
3.如权利要求1所述铝合金薄水道盖板与厚真空腔体水道焊接工艺，其特征在于：所述第(3)步骤中气体保护焊的焊后处理中，延迟保护气时间5-10s。
4.如权利要求1所述铝合金薄水道盖板与厚真空腔体水道焊接工艺，其特征在于：所述水道盖板为2～4mm厚的铝合金盖板，真空腔水道为30～50mmmm壁厚的铝合金水道。
5.如权利要求1所述铝合金薄水道盖板与厚真空腔体水道焊接工艺，其特征在于：所述焊接过程中的焊逢为不等角焊缝。
6.如权利要求1所述铝合金薄水道盖板与厚真空腔体水道焊接工艺，其特征在于：所述焊接过程中的环境温度控制在16～25℃以上，湿度控制在20％～60％。
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