CN115121896A - 一种钎焊装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及钎焊技术领域，公开了一种钎焊装置及方法，钎焊装置可直接在需要钎焊的部位做高温钎焊，不需要将整体产品加热，而且整体工序时间从60分钟降低到大约25秒，大大节约了钎焊时间、提高生产效率。整个过程不会将铜排和衬套放入高温设备中整个进行加热，因此，不会导致铜排整体尺寸发生变化，使得其整体尺寸满足自动化装配需求。且由于整个过程由焊机本体的活动气缸推动第二电极向第一电极施加压力，压力稳定一致，因此衬套和铜排之间的接触电阻可以得到稳定控制，例如可将衬套和铜排之间的接触电阻稳定维持在1微欧以下。

Description

一种钎焊装置及方法

技术领域

本发明实施例涉及钎焊技术领域，特别涉及一种钎焊装置及方法。

背景技术

在新能源汽车电子零件领域，尤其是在电池管理***BMU和电池包短路***BDU中会有超高的电流(最高3000A)电路，需要用到很厚的铜排作为高导电介质，降低电阻引起的发热问题。

相关技术中为实现铜排和衬套的高温焊接，需将铜排和衬套固定后放入氨分解隧道炉或真空加热炉中进行焊接，因为钎料的熔化需要超高的环境温度使整个产品都加热到650℃以上，并保持30分钟以上，还需要额外施加压力使衬套和铜排更好的钎焊在一起。而由于铜排长时间在高温环境下产生退火软化，既容易在退火后氧化发黑影响外观，也无法保证产品尺寸导致得到的产品难以满足自动装配的要求。且在加热过程中，焊料熔化、铜排退火软化都会使得压力发生变化，从而导致衬套和铜排无法完全接触，接触电阻无法稳定控制。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种钎焊装置及方法，能够克服相关技术中的缺陷。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种钎焊装置，包括：焊机本体，所述焊机本体用于将导电衬套与铜排焊接在一起；所述焊机本体包括：相对设置的第一电极和第二电极，所述第一电极用于承载待焊接的、堆叠设置的所述导电衬套、钎料和所述铜排，所述第一电极和所述第二电极的材料均包括钨；所述焊机本体还包括：与所述第二电极连接的活动气缸、以及分别与所述第一电极和所述第二电极连接的电源；所述活动气缸用于带动所述第二电极将所述铜排压覆于所述导电衬套；所述电源用于为所述第一电极和所述第二电极供电，以使所述第二电极将所述铜排压覆于所述导电衬套时所述第一电极和所述第二电极短路。

另外，所述第一电极上开设有凹槽，所述凹槽用于固定所述导电衬套。该方案中凹槽用于固定导电衬套，从而避免活动气缸推动第二电极向第一电极施加压力的过程中导电衬套移位的情况，以保证导电衬套和铜排的焊接位置准确。

另外，所述第一电极包括：用于承载所述导电衬套的承载部、以及至少两个可活动的夹持部；至少两个可活动的夹持部位于所述承载部上方、且在第一位置处与所述承载部围设形成所述凹槽，所述至少两个可活动的夹持部在所述第一位置处将所述导电衬套固定于所述凹槽内。该方案中至少两个可活动的夹持部可形成大小不同的凹槽，从而实现对不同尺寸大小导电衬套的夹持固定。

另外，所述钎焊装置还包括：工作水槽；所述第一电极设置于所述工作水槽内。该方案中可在水中完成焊接过程，不仅可以避免铜排过热导致的材料退火软化；且由于在焊接过程中产生高温，使得水气化产生局部真空环境，以使铜排表面形成参数极低含氧量的保护层，从而避免导电衬套和铜排氧化发黑。

另外，所述第一电极下方设置有升降台，所述升降台用于带动所述第一电极伸出或伸入所述工作水槽。该方案中。升降台可带动第一电极自动伸入或伸出水面，无需工作人员在水中将导电衬套固定在第一电极上，降低了工作难度。

另外，所述钎焊装置还包括：连接所述第一电极和所述电源的连接线，所述电源设置于所述工作水槽外部；所述工作水槽开设有通孔，所述连接线穿过所述通孔为所述第一电极供电。

本发明的实施方式还提供了一种钎焊方法，应用于上述钎焊装置；钎焊方法包括：将导电衬套固定于所述第一电极；在所述导电衬套的焊接部位放置钎料，将所述铜排置于放置有钎料的所述导电衬套的上方、并将所述铜排与所述导电衬套对位；将所述铜排压持于所述导电衬套上，并为所述第一电极和所述第二电极通电以使所述第一电极和所述第二电极短路。

另外，所述将所述导电衬套固定于所述第一电极，包括：将所述导电衬套放置于所述承载部上，控制至少两个可活动的夹持部移至第一位置处聚合、以将所述导电衬套固定于所述凹槽内。

另外，所述将所述铜排压持于所述导电衬套上，并为所述第一电极和所述第二电极通电以使所述第一电极和所述第二电极短路，包括：将所述第二电极伸入所述工作水槽，以将所述铜排压覆于所述导电衬套；为所述第一电极和所述第二电极通电，以使所述第一电极和所述第二电极短路。

另外，在所述将所述导电衬套固定于所述第一电极之前，还包括；将所述第一电极移出所述工作水槽；在所述将所述导电衬套固定于所述第一电极之后，且将所述铜排压覆于所述导电衬套之前，还包括：将固定有所述导电衬套的所述第一电极伸入所述工作水槽。

本发明实施方式相对于相关技术而言提供了一种钎焊装置，可直接在需要钎焊的部位做高温钎焊，不需要将整体产品加热，而且整体工序时间从60分钟降低到大约25秒，大大节约了钎焊时间、提高生产效率。整个过程不会将铜排和衬套放入高温设备中整个进行加热，因此，不会导致铜排整体尺寸发生变化，从而满足自动化装配需求。且由于整个过程由焊机本体的活动气缸推动第二电极向第一电极施加压力，压力稳定一致，因此衬套和铜排之间的接触电阻可以得到稳定控制，例如可将衬套和铜排之间的接触电阻稳定维持在1微欧以下。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是根据本发明第一实施方式的钎焊装置的结构示意图；

图2是根据本发明第二实施方式的钎焊装置的结构示意图；

图3是根据本发明第三实施方式的钎焊装置的结构示意图；

图4是根据本发明第四实施方式的钎焊方法的流程示意图；

图5是根据本发明第五实施方式的钎焊方法的流程示意图；

图6是根据本发明第六实施方式的钎焊方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

相关技术中为实现铜排和衬套的高温焊接，将衬套和铜排以一定的压力固定在一起放置到链条式氨分解隧道炉设备或高温真空炉中，预计需要60分钟左右的时间可将位于衬套和铜排之间的钎料充分融化并粘合铜排和导电衬套，因为钎料的熔化需要超高的环境温度使整个产品都加热到650℃以上，并保持30分钟以上，还需要额外施加压力使衬套和铜排更好的钎焊在一起。而由于铜排长时间在高温环境下产生退火软化，既容易在退火后氧化发黑影响外观，也无法保证产品尺寸导致得到的产品难以满足自动装配的要求。且在加热过程中，焊料熔化、铜排退火软化都会使得压力发生变化，从而导致衬套和铜排无法完全接触，接触电阻无法稳定控制。

针对于此，本发明的第一实施方式提供了一种钎焊装置，如图1所示，包括焊机本体，焊机本体用于将导电衬套2与铜排4焊接在一起。

焊机本体包括：相对设置的第一电极11和第二电极12，第一电极11用于承载待焊接的、堆叠设置的导电衬套2、钎料3和铜排4，第一电极11和第二电极12的材料均包括钨。焊机本体还包括：与第二电极12连接的活动气缸5、以及分别与第一电极11和第二电极12连接的电源。

活动气缸5用于带动第二电极12将铜排4压覆于导电衬套2，电源用于为第一电极11和第二电极12供电，以使第二电极12将铜排4压覆于导电衬套2时第一电极11和第二电极12短路。材料均包括钨的第一电极11和第二电极12在焊接工作时通电短路产生瞬间高温可高达800℃～1000℃，再通过铜排4和导电衬套2将高温传导到钎料3上；由于在第一电极11和第二电极12短路时铜排4和导电衬套2自身也会产生高热，因此会加速使钎料3受热达到熔点。再利用焊机本体的活动气缸5推动第二电极12向第一电极11施加压力使钎料3均匀挤压溢出，如此使钎料3、导电衬套2和铜排4之间均匀附着贴合，三者之间为分子之间的结合，保证了导电性能和结合力，例如：本实施例中的钎焊装置将导电衬套2和铜排4焊接后其扭矩可达到45N/m。

本实施例中的钎焊装置可直接在需要钎焊的部位做高温钎焊，不需要将整体产品加热，而且整体工序时间从60分钟降低到大约25秒，大大节约了钎焊时间、提高生产效率。整个过程不会将铜排4和衬套放入高温设备中整个进行加热，因此，不会导致铜排4整体尺寸发生变化，从而满足自动化装配需求。且由于整个过程由焊机本体的活动气缸5推动第二电极12向第一电极11施加压力，压力稳定一致，因此衬套和铜排4之间的接触电阻可以得到稳定控制，例如：本实施例中的钎焊装置可使得衬套和铜排4焊接组合后其接触电阻稳定控制在1微欧以下。

具体地，在焊接工作时工作温度的高低还与短路电流大小有关，短路电流越大，工作温度越高。因此，在实际工作中，可根据实际需要设置短路电流的大小，以满足不同的工作温度需求，本实施例中不做具体限定。

可选地，相关技术中采用链条式氨分解隧道炉设备或高温真空炉设备占地面积大、设备贵、工序长、成本高。而本实施例中可采用中频逆变电阻焊接机作为焊机本体，相较于其具有设备占地面积小、设备便宜、工序短、成本低的优点。

值得说明的是，本实施例中所示的导电衬套2和铜排4仅为图示说明，并不构成对导电衬套2或铜排4结构的限定。

利用本实施例中的钎焊装置焊接衬套和铜排4焊接具备以下优点：

(1)钎焊装置可直接在需要钎焊的部位做高温钎焊，不需要将整体产品加热，大大节约了钎焊时间、提高生产效率。

(2)焊接后铜排4具有良好的外观，且铜排4整体尺寸不会发生变化满足自动化装配需求。

(3)衬套和铜排4之间的接触电阻可以得到稳定控制，例如：本实施例中的钎焊装置可使得衬套和铜排4焊接组合后其接触电阻稳定控制在1微欧以下。

(4)设备占地面积小、设备便宜、工序短、成本低。

本发明的第二实施方式涉及一种钎焊装置，如图2所示，第二实施方式是对第一实施方式的变形，区别之处在于，第一电极11上开设有凹槽10，凹槽10用于固定导电衬套2，从而避免活动气缸5推动第二电极12向第一电极11施加压力的过程中导电衬套2移位的情况，以保证导电衬套2和铜排4的焊接位置准确。

第一电极11包括：用于承载导电衬套2的承载部111、以及至少两个可活动的夹持部112；至少两个可活动的夹持部112位于承载部111上方、且在第一位置处与承载部111围设形成凹槽10，至少两个可活动的夹持部112在第一位置处将导电衬套2固定于凹槽10内。

也就是说，第一电极11包括承载部111、以及位于该承载部111上方的至少两个可活动的夹持部112，可将导电衬套2放置于承载部111第一位置处，将至少两个可活动的夹持部112从四周向第一位置聚合以将导电衬套2夹持固定住，此时夹持部112聚合在第一位置处并形成一凹槽10，导电衬套2处于该凹槽10内。本实施例中至少两个可活动的夹持部112可形成大小不同的凹槽10，从而实现对不同尺寸大小导电衬套2的夹持固定。

本发明的第三实施方式涉及一种钎焊装置，如图3所示，第三实施方式是对第一实施方式的变形，区别之处在于，钎焊装置还包括：工作水槽6；第一电极11设置于工作水槽6内，如此，可在水中完成焊接过程，不仅可以避免铜排4过热导致的材料退火软化；且由于在焊接过程中产生高温，使得水气化产生局部真空环境，以使铜排4和导电衬套2表面形成参数极低含氧量的保护层，以避免导电衬套2和铜排4氧化发黑，如此，无需额外增加气体保护。

可选地，第一电极11下方设置有升降台7，升降台7用于带动第一电极11伸出或伸入工作水槽6。如此，在升降台7带动第一电极11上升并伸出水槽时，可将导电衬套2固定在第一电极11上，之后升降台7带动第一电极11下降并伸入水槽，此时便可开始焊接。第一电极11可自动伸入或伸出水面，无需工作人员在水中将导电衬套2固定在第一电极11上，降低了工作难度。

可选地，钎焊装置还包括：连接第一电极11和电源8的连接线9，电源8设置于工作水槽6外部；工作水槽6开设有通孔，连接线9穿过通孔为第一电极11供电。本实施例中给出了一种电源8和第一电极11的连接方式，可选地，连接线9还可通过穿过升降台7内部与第一电极11连接。

本发明的第四实施方式涉及一种钎焊方法，应用于上述任一实施方式中的钎焊装置。本实施方式中的钎焊方法的流程示意图如图4所示：

步骤101：将导电衬套固定于第一电极。

步骤102：在导电衬套的焊接部位放置钎料，将铜排置于放置有钎料的导电衬套的上方、并将铜排与导电衬套对位。

步骤103：将铜排压持于导电衬套上，并为第一电极和第二电极通电以使第一电极和第二电极短路。

针对上述步骤101至步骤103具体地说，活动气缸用于带动第二电极将铜排压持于导电衬套上，电源为第一电极和第二电极供电，以使第二电极将铜排压覆于导电衬套时第一电极和第二电极短路。材料均包括钨的第一电极和第二电极在焊接工作时通电短路产生瞬间高温可高达800℃～1000℃，再通过铜排和导电衬套将高温传导到钎料上；由于在第一电极和第二电极短路时铜排和导电衬套自身也会产生高热，因此会加速使钎料受热达到熔点。再利用焊机本体的活动气缸推动第二电极向第一电极施加压力使钎料均匀挤压溢出，如此使钎料、衬套和铜排之间均匀附着贴合，三者之间为分子之间的结合，保证了导电性能和结合力，例如：本实施例中的钎焊装置将导电衬套和铜排焊接后其扭矩可达到45N/m。

本实施例中可直接在需要钎焊的部位做高温钎焊，不需要将整体产品加热，而且整体工序时间从60分钟降低到大约25秒，大大节约了钎焊时间、提高生产效率。整个过程不会将铜排和衬套放入高温设备中整个进行加热，因此，不会导致铜排整体尺寸发生变化，从而满足自动化装配需求。且由于整个过程由焊机本体的活动气缸推动第二电极向第一电极施加压力，压力稳定一致，因此衬套和铜排之间的接触电阻可以得到稳定控制，例如：本实施例中的钎焊装置可使得衬套和铜排4焊接组合后其接触电阻稳定控制在1微欧以下。

本发明的第五实施方式涉及一种钎焊方法，应用于上述第二实施方式中的钎焊装置。第五实施方式与第四实施方式大致相同，不同之处在于，本实施例中通过控制至少两个可活动的夹持部移至第一位置处聚合、以将导电衬套固定于凹槽内，如此，至少两个可活动的夹持部可形成大小不同的凹槽，从而实现对不同尺寸大小导电衬套的夹持固定。

本实施方式中的钎焊方法的流程示意图如图5所示，具体包括：

步骤201：将导电衬套放置于承载部上，控制至少两个可活动的夹持部移至第一位置处聚合、以将导电衬套固定于凹槽内。

本实施例中第一电极包括承载部、以及位于该承载部上方的至少两个可活动的夹持部，可将导电衬套放置于承载部第一位置处，将至少两个可活动的夹持部从四周向第一位置聚合以将导电衬套夹持固定住，此时夹持部聚合在第一位置处并形成一凹槽，导电衬套处于该凹槽内。本实施例中至少两个可活动的夹持部可形成大小不同的凹槽，从而实现对不同尺寸大小导电衬套的夹持固定。

步骤202：在导电衬套的焊接部位放置钎料，将铜排置于放置有钎料的导电衬套的上方、并将铜排与导电衬套对位。

步骤203：将铜排压持于导电衬套上，并为第一电极和第二电极通电以使第一电极和第二电极短路。

本实施例中的步骤202与步骤203与第一实施方式中的步骤102和步骤103大致相同，为避免重复，本实施例中不再赘述。

本发明的第六实施方式涉及一种钎焊方法，应用于上述第三实施方式中的钎焊装置。第五实施方式与第四实施方式大致相同，不同之处在于，在水中完成焊接过程，不仅可以避免铜排过热导致的材料退火软化；还可使铜排表面形成参数极低含氧量的保护层，从而避免导电衬套和铜排的焊接部位氧化发黑。

本实施方式中的钎焊方法的流程示意图如图6所示，具体包括：

步骤301：将导电衬套固定于第一电极。

步骤302：在导电衬套的焊接部位放置钎料，将铜排置于放置有钎料的导电衬套的上方、并将铜排与导电衬套对位。

本实施例中的步骤301与步骤302与第一实施方式中的步骤101和步骤102大致相同，为避免重复，本实施例中不再赘述。

步骤303：将第二电极伸入工作水槽，以将铜排压覆于导电衬套。

步骤304：为第一电极和第二电极通电，以使第一电极和第二电极短路。

具体地说，将第二电极伸入工作水槽，以将铜排压覆于导电衬套，也就是说，在水中完成焊接过程，不仅可以避免铜排过热导致的材料退火软化；且由于在焊接过程中产生高温，使得水气化产生局部真空环境，以使铜排表面形成参数极低含氧量的保护层，从而避免导电衬套和铜排的焊接部位氧化发黑。

进一步地，在将导电衬套固定于第一电极之前，还包括；将第一电极移出工作水槽；在将导电衬套固定于第一电极之后，且将铜排压覆于导电衬套之前，还包括：将固定有导电衬套的第一电极伸入工作水槽。如此，第一电极上升并伸出水槽时，可将导电衬套固定在第一电极上，之后第一电极下降并伸入水槽，此时便可开始焊接。也就是说，第一电极可自动伸入或伸出水面，无需工作人员在水中将导电衬套固定在第一电极上，降低了工作难度。

上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包括相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种钎焊装置，其特征在于，包括：焊机本体，所述焊机本体用于将导电衬套与铜排焊接在一起；

所述焊机本体包括：相对设置的第一电极和第二电极，所述第一电极用于承载待焊接的、堆叠设置的所述导电衬套、钎料和所述铜排，所述第一电极和所述第二电极的材料均包括钨；

所述焊机本体还包括：与所述第二电极连接的活动气缸、以及分别与所述第一电极和所述第二电极连接的电源；

所述活动气缸用于带动所述第二电极将所述铜排压覆于所述导电衬套；

所述电源用于为所述第一电极和所述第二电极供电，以使所述第二电极将所述铜排压覆于所述导电衬套时所述第一电极和所述第二电极短路。

2.根据权利要求1所述的钎焊装置，其特征在于，所述第一电极上开设有凹槽，所述凹槽用于固定所述导电衬套。

3.根据权利要求2所述的钎焊装置，其特征在于，所述第一电极包括：用于承载所述导电衬套的承载部、以及至少两个可活动的夹持部；

至少两个可活动的夹持部位于所述承载部上方、且在第一位置处与所述承载部围设形成所述凹槽，所述至少两个可活动的夹持部在所述第一位置处将所述导电衬套固定于所述凹槽内。

4.根据权利要求1所述的钎焊装置，其特征在于，所述钎焊装置还包括：工作水槽；所述第一电极设置于所述工作水槽内。

5.根据权利要求4所述的钎焊装置，其特征在于，所述第一电极下方设置有升降台，所述升降台用于带动所述第一电极伸出或伸入所述工作水槽。

6.根据权利要求4所述的钎焊装置，其特征在于，所述钎焊装置还包括：连接所述第一电极和所述电源的连接线，所述电源设置于所述工作水槽外部；

所述工作水槽开设有通孔，所述连接线穿过所述通孔为所述第一电极供电。

7.一种钎焊方法，其特征在于，应用于上述权利要求1至6中任一项所述的钎焊装置；

所述钎焊方法包括：

将所述导电衬套固定于所述第一电极；

在所述导电衬套的焊接部位放置钎料，将所述铜排置于放置有钎料的所述导电衬套的上方、并将所述铜排与所述导电衬套对位；

将所述铜排压持于所述导电衬套上，并为所述第一电极和所述第二电极通电以使所述第一电极和所述第二电极短路。

8.根据权利要求7所述的钎焊方法，其特征在于，当所述钎焊装置为权利要求3所示的钎焊装置时；

所述将所述导电衬套固定于所述第一电极，包括：

将所述导电衬套放置于所述承载部上，控制至少两个可活动的夹持部移至第一位置处聚合、以将所述导电衬套固定于所述凹槽内。

9.根据权利要求7所述的钎焊方法，其特征在于，当所述钎焊装置为权利要求4所示的钎焊装置时；

所述将所述铜排压持于所述导电衬套上，并为所述第一电极和所述第二电极通电以使所述第一电极和所述第二电极短路，包括：

将所述第二电极伸入所述工作水槽，以将所述铜排压覆于所述导电衬套；

为所述第一电极和所述第二电极通电，以使所述第一电极和所述第二电极短路。

10.根据权利要求7所述的钎焊方法，其特征在于，当所述钎焊装置为权利要求5所示的钎焊装置时；

在所述将所述导电衬套固定于所述第一电极之前，还包括；

将所述第一电极移出所述工作水槽；

在所述将所述导电衬套固定于所述第一电极之后，且将所述铜排压覆于所述导电衬套之前，还包括：将固定有所述导电衬套的所述第一电极伸入所述工作水槽。

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