一种负压环境下电阻钎焊装置及方法与流程

1.本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及一种负压环境下电阻钎焊装置及方法。


背景技术：

2.电阻焊利用电流流经工件接触面及邻近区域产生的电阻热效应将其加热到熔化或塑性状态，使之形成金属结合的一种方法。
3.铝合金具有密度小、热导和电导率高，耐腐蚀性强、无应力腐蚀倾向和工艺性能良好等优点，在现代工业材料中有着越来越重要的地位。由于铝合金表面具有连续且致密的氧化膜，限制了铝合金在材料加工中的进一步应用。而钎焊因焊接变形小、操作方便、尺寸精度高等优点被视为铝合金连接的重要方法。但是由于钎剂具有的腐蚀性，在钎焊完成后需要后续程序清除钎剂残渣，但残留的钎剂难以清除完全，而这不仅增加了不少成本，而且对环境造成较大的破坏,不利于对焊接接头的形成，影响整个焊接过程的进行。
4.目前，对于产品质量要求不是十分严格的产品，电阻钎焊普遍是在大气环境下进行钎焊，氧气含量高，在进行电阻钎焊的时候，焊接接头处会由于电阻加热而被氧化。


技术实现要素：

5.因此，本发明实施例提供一种负压环境下电阻钎焊装置及方法，有效解决焊接环境氧气含量较高，导致焊接接头由于电阻加热而被氧化的问题。
6.一方面，本发明实施例提供一种负压环境下电阻钎焊装置，包括：焊接壳体，所述焊接壳体设有焊接腔；两个电极，设于所述焊接腔相对的两端，两个所述电极包括至少一个第一电极，所述第一电极在所述焊接壳体内轴向移动；负压装置，所述负压装置连通所述焊接腔，用于调节所述焊接腔的气压；其中，所述焊接壳体对应所述第一电极的一侧设有第一开口。
7.与现有技术相比，采用该技术方案后所达到的技术效果：两个所述电极用于和待焊件抵接，通过电阻的热效应实现焊接；所述负压装置减小焊接腔的气压时，所述第一电极向所述焊接腔内侧移动，直到所述待焊件与两个所述电极抵接，此时所述负压装置继续扩大其负压腔的容积，能够进一步降低所述焊接强的气压，相应的，能够减小焊接腔内的氧含量，从而降低焊接接头的氧化程度。
8.在本发明的一个实施例中，所述负压装置包括：负压壳体，所述负压壳体设有负压开口；第一活塞杆，所述第一活塞杆滑动于所述负压壳体内，所述第一活塞杆远离所述负压开口的一端为负压腔，所述负压腔连通所述焊接腔。
9.采用该技术方案后所达到的技术效果：通过手动或电机、连杆的传动，控制所述第一活塞杆滑动，能够改变所述负压腔的容积，从而降低所述负压腔和所述焊接腔的气压，降低所述焊接腔的氧含量，降低焊接过程中所述焊接接头的氧化程度。
10.在本发明的一个实施例中，所述负压壳体、所述焊接壳体、所述电极和/或所述第一活塞杆设有夹层，所述夹层用于容纳冷媒。
11.采用该技术方案后所达到的技术效果：所述焊接壳体、所述电极的温度通过所述冷媒控制，温度变化较小，避免温度过高导致所述焊接壳体内各组件的寿命降低；同时，所述电极和所述焊接壳体之间的缝隙不会过大导致密封效果不好，也不会过小导致所述电机和所述焊接壳体卡死，无法相对滑动；所述负压壳体、所述第一活塞杆内的冷媒能够控制二者的温度，避免所述第一活塞杆寿命降低，同时避免所述第一活塞杆和所述负压壳体之间，因热胀冷缩导致密封性不好或导致摩擦力变大，影响所述负压腔的压力。
12.在本发明的一个实施例中，所述电阻钎焊装置还包括：第二活塞杆，所述第二活塞杆设于所述第一开口，所述第一电极设于所述第二活塞杆。
13.采用该技术方案后所达到的技术效果：所述第二活塞杆能够带动所述第一电极在所述焊接腔内滑动；相比所述第一电极直接在所述焊接腔内滑动，所述第二活塞杆能够避免所述第一电极发生磨损，导致电阻变化，影响焊接效果。
14.在本发明的一个实施例中，所述电阻钎焊装置还包括：弹性件，所述弹性件位于所述焊接腔内，所述弹性件的一端设于所述第二活塞杆，另一端朝向第二电极。
15.采用该技术方案后所达到的技术效果：所述弹性件随所述第二活塞杆滑动，当所述弹性件远离所述第二活塞杆的另一端与所述第二电极抵接时，继续移动所述第二活塞杆能够使所述弹性件压缩，从而便于焊接结束后，所述第二活塞杆和所述第一电极的复位。
16.在本发明的一个实施例中，两个所述电极中，至少一个所述电极设有待焊件固定件。
17.采用该技术方案后所达到的技术效果：所述待焊件固定件能够将所述待焊件固定至至少一个所述电极上，使得所述待焊件与两个所述电极抵接时不容易倾斜或松动，便于所述待焊件进行焊接。
18.在本发明的一个实施例中，所述焊接壳体远离所述第一开口的一端设有第二开口；两个所述电极还包括：第二电极，所述第二电极密封并固定于所述第二开口。
19.采用该技术方案后所达到的技术效果：所述第二电极在固定的情况下，能够避免两个所述电极和所述待焊件在所述焊接腔内滑动，使得焊接过程更加稳定。
20.在本发明的一个实施例中，所述第二电极包括：电阻块与电阻固定件；其中，所述电阻固定件环绕所述电阻块，所述电阻固定件卡接于所述第二开口。
21.采用该技术方案后所达到的技术效果：所述电阻固定件便于所述电阻块的安装，尤其，所述电阻固定件外壁和所述焊接壳体之间采用螺纹连接或键连接，快速安装所述第二电极的同时能够提高所述第二电极和所述焊接壳体的连接强度。同时，避免电阻块在装配或使用过程中磨损，导致电阻变化，焊接的电流存在误差。
22.在本发明的一个实施例中，所述焊接壳体还包括：气体流通口，所述气体流通口连通所述负压装置；所述气体流通口位于两个所述电极之间。
23.采用该技术方案后所达到的技术效果：所述气体流通口通过所述连接管与所述负压装置的所述负压腔连接，所述负压腔内的保护气体可直接作用于所述焊接腔的中间位置，对应焊缝的位置，从而有效保护焊接接头。
24.在本发明的一个实施例中，所述焊接壳体还包括：电极限位件，所述电极限位件设于所述焊接腔，并位于所述气体流通口和所述第一电极之间。
25.采用该技术方案后所达到的技术效果：所述电极限位件用于阻碍所述第二活塞杆
运动至所述气体流通口，避免所述第二滑动件在所述气体流通口发生倾斜，导致焊接过程出现安全问题。
26.一方面，本发明实施例提供一种负压环境下电阻钎焊方法，通过上述任一实施例所述的电阻钎焊装置实现，包括：装配焊料和多个待焊件，并一同放入焊接腔内；将所述待焊件与至少一个电极固定；拉动或推动第一活塞杆，调节焊接腔的气压；所述电极通电，对所述待焊件进行焊接。
27.采用该技术方案后所达到的技术效果：所述电阻钎焊方法，通过所述第一活塞杆控制所述负压腔的容积，从而改变所述焊接腔的压强；通过减小所述焊接腔的压强，能够减小氧含量，从而降低所述焊接接头被氧化的程度。
28.综上所述，本技术上述各个实施例可以具有如下一个或多个优点或有益效果：i)所述负压装置减小焊接腔的气压时，所述第一电极向所述焊接腔内侧移动，直到所述待焊件与两个所述电极抵接，此时所述负压装置继续扩大其负压腔的容积，能够进一步降低所述焊接强的气压，相应的，能够减小焊接腔内的氧含量，从而降低焊接接头的氧化程度；ii)所述第二活塞杆能够使所述弹性件压缩，便于焊接结束后，所述第二活塞杆和所述第一电极的复位。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1为本发明实施例提供的一种负压环境下电阻钎焊装置的结构示意图。
31.图2为图1中的第一电极和第二活塞杆的剖视图。
32.图3为图1中焊接壳体的另一种结构示意图。
33.图4为本发明实施例提供的一种负压环境下电阻钎焊方法的流程图。
34.图5为图4中步骤s1的流程图。
35.主要元件符号说明：100为电阻钎焊装置；110为焊接壳体；111为焊接腔；112为第二活塞杆；112a为轴向通道；112b为第二滑动件；112c为第二操作件；113为弹性件；114为待焊件固定件；115为第一开口；116为第二开口；116a为端板；117为气体流通口；118为电极限位件；119为第二密封件；120为负压装置；121为负压腔；122为负压壳体；123为第一活塞杆；123a为第一滑动件；123b为第一操作件；124为负压开口；125为第一密封件；130为连接管；140为第一电极；150为第二电极；151为电阻块；152为电阻固定件；200为待焊组件。
具体实施方式
36.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.【第一实施例】参见图1，其为本发明实施例提供一种负压环境下电阻钎焊装置100，例如包括：焊接壳体110、负压装置120和两个电极。其中，焊接壳体110设有焊接腔111；两个所述电极设于焊接腔111相对的两端，两个所述电极包括至少一个第一电极140，第一电极140在焊接壳体110内轴向移动；负压装置120连通焊接腔111，用于调节焊接腔111的气压；其中，焊接壳体110对应第一电极140的一侧设有第一开口115。
38.在本实施例中，多个待焊件与焊料组装为待焊组件200后，设置于焊接腔111内，进行加热焊接；待焊组件200设于任意一个所述电极。其中，负压装置120减小焊接腔111的气压时，第一电极140向内轴向移动，并推动待焊组件200向内移动，直到待焊组件200的端部抵接另一个所述电极时，第一电极140和待焊组件200停止移动，此时负压装置120继续减小焊接腔111的气压，能够减小焊接腔111内的氧含量，从而降低焊接接头的氧化程度。
39.另外，焊接壳体110两端均设有第一电极140时，相应的，焊接壳体110两端均开设第一开口115，此时，负压装置120减小焊接腔111的压强，两个第一电极140均向焊接腔111内轴向移动，直到待焊组件200的端部抵接另一个第一电极140，负压装置120能够开始减小焊接腔111内的氧含量。
40.在一个具体的实施例中，负压装置120例如包括：负压壳体122和第一活塞杆123。其中，负压壳体122设有负压开口124，第一活塞杆123滑动于负压壳体122内，第一活塞杆123远离负压开口124的一端为负压腔121，负压腔121连通焊接腔111。第一活塞杆123向负压开口124滑动时，能够扩大负压腔121，从而使连通负压腔121的焊接腔111内，氧含量降低。
41.优选的，第一活塞杆123例如包括：第一滑动件123a和第一操作件123b，其中，第一滑动件123a的侧面与负压壳体122的内壁滑动连接，第一操作件123b连接第一滑动件123a远离负压腔121的一侧，并向负压开口124伸出，便于手动操作第一活塞杆123，或通过电极、连杆等机构控制第一活塞杆123滑动，此处不做限定。
42.优选的，第一活塞杆123的拉力例如为2至12kn，第一滑动件123a朝向负压腔121的一侧的面积例如为200~1000cm2，此处不做限定。
43.优选的，负压装置120例如还包括：第一密封件125。其中，第一密封件125环绕于第一滑动件123a侧面，并夹设于第一密封件125和负压壳体122的连接处。举例来说，第一密封件125为密封圈。
44.进一步的，第一活塞杆123向外滑动时，负压腔121和焊接腔111内的气压降低，第一密封件125能够避免外部空气进入，导致氧含量回升，负压效果失效；同时，第一密封件125具有阻尼作用，避免第一活塞杆123受外部气压影响，快速回缩，导致负压腔121和焊接腔111内的气压回升，氧含量提高。
45.在一个具体的实施例中，结合图1-2，电阻钎焊装置100例如还包括：第二活塞杆112，第二活塞杆112设于第一开口115，第一电极140设于第二活塞杆112。举例来说，第二活塞杆112与焊接壳体110卡接，并能够轴向滑动；第一电极140设于第二活塞杆112朝向焊接腔111的一侧，第一电极140随第二活塞杆112运动，使得第二活塞杆112能够推动第一电极140，直到第一电极140上的待焊组件200与另一个所述电极抵接。
46.优选的，第二活塞杆112内设有轴向通道112a，第一电极140的导向从轴向通道
112a伸出至焊接壳体110外，从而实现第一电极140通电的同时，不会干涉第二活塞杆112的滑动。
47.优选的，电阻钎焊装置100例如还包括：第二密封件119，设于第二活塞杆112和焊接壳体110的内壁之间。举例来说，第二活塞杆112包括第二滑动件112b和第二操作件112c，第二操作件112c朝向焊接壳体110外侧，第二滑动件112b与焊接壳体110卡接并轴向滑动；第二密封件119套设于第二滑动件112b，位于第二滑动件112b与焊接壳体110之间。其中，第二密封件119也可以是密封圈。第二密封件119用于避免外部空气从第二活塞杆112和焊接壳体110之间进入焊接腔111，使得焊接腔111内的氧含量始终处于较低状态，有效保护所述焊接接头不被氧化。
48.进一步的，负压装置120降低焊接腔111的气压的同时，第二活塞杆112向焊接腔111内侧滑动，第二密封件119与焊接壳体110的内壁之间的阻尼，能够保证第二活塞杆112平稳滑动，使得第一电极140和第二活塞杆112不会倾斜，第一电极140上的待焊组件200的焊接过程能够安全进行。
49.其中，第二活塞杆112内的轴向通道112a，例如贯穿第二滑动件112b和第二操作件112c；也可以仅贯穿第二滑动件112b，即第一电极140的导线从第二滑动件112b偏心的位置伸出焊接壳体110。
50.在一个具体的实施例中，负压壳体122、焊接壳体110、所述电极和/或第一活塞杆123设有夹层（图中未示出），所述夹层用于容纳冷媒，举例来说所述冷媒为冷却水，用于减小负压壳体122、焊接壳体110、所述电极和/或第一活塞杆123的温度变化。其中，所述冷媒的压力例如为0.5~1mpa，所述冷媒的温度例如为25~30℃。
51.举例来说，焊接壳体110、电极的温度通过所述冷媒控制，温度不会过高，相应的，冷却时降温的幅度也更小，避免温度过高导致第二活塞杆112以及第二密封件119的寿命降低；同时，第二活塞杆112和焊接壳体110之间的缝隙不会过大导致密封效果不好，也不会过小导致第二活塞杆112和焊接壳体110卡死，无法相对滑动；负压壳体122、第一活塞杆123内的所述冷媒能够控制二者的温度，避免第一活塞杆123寿命降低，同时避免第一活塞杆123和负压壳体122之间，因热胀冷缩导致密封性不好或导致摩擦力变大，影响负压腔121的压力。
52.在一个具体的实施例中，继续参见图1，焊接壳体110远离第一开口115的一端设有第二开口116；两个所述电极还包括：第二电极150，第二电极150密封并固定于第二开口116。
53.一方面，第二开口116例如为与第二电极150的截面匹配的开口，使得第二开口116能够容纳第二电极150，第二电极150卡于第二开口116内实现密封。
54.另一方面，参见图3，第二开口116也可以是仅能通过第二电极150的导线的开口。举例来说，焊接壳体110远离第一开口115的一侧设有端板116a，第二开口116开设于端板116a，第二电极150设于端板116a内侧，并与焊接壳体110卡接，从而密封第二开口116；而第二电极150的导线从第二开口116伸出，从而对第二电极150进行供电。
55.在一个具体的实施例中，参见图1，第二电极150例如包括电阻块151和电阻固定件152，电阻固定件152环绕电阻块151，电阻固定件152卡接于第二开口116。其中，电阻固定件152外壁和焊接壳体110之间可采用螺纹连接，也可以采用键配合，此处不做限定。电阻固定
件152便于电阻块151的安装，同时，避免电阻块151在装配或使用过程中磨损，导致电阻变化，焊接的电流存在误差。
56.在一个具体的实施例中，两个所述电极中，至少一个所述电极设有待焊件固定件114。其中，待焊件固定件114例如为与待焊件形状匹配的插槽或卡扣，从而固定所述待焊件。
57.举例来说，所述待焊件与所述焊料组成的待焊组件200固定于第一电极140时，通过待焊件固定件114的固定作用，待焊组件200能够随第一电极140滑动，直到待焊组件200与第二电极150抵接；待焊组件200通过待焊件固定件114固定于第二电极150时，第一电极140单独滑动，直到第一电极140与待焊组件200抵接；当然，第一电极140和第二电极150均可以设置待焊件固定件114，即待焊组件200在抵接的过程中，待焊组件200的端部同时与待焊件固定件114配合，使得待焊组件200的两端能够分别稳定连接两个所述电极，待焊组件200在焊接过程中能够更加稳定。
58.在一个具体的实施例中，电阻钎焊装置100例如还包括：弹性件113，弹性件113位于焊接腔111内，弹性件113的一端设于第二活塞杆112，另一端朝向第二电极150。其中，第一电极140向焊接腔111内侧滑动的过程中，弹性件113随之滑动，当弹性件113与第二电极150接触后，第一电极140继续移动，弹性件113逐渐压缩；当焊接结束时，第一活塞杆123挤压负压腔121，使得焊接腔111内气压增大，第一电极140向第一开口115运动，同时在弹性件113的推力下，第一电极140便于复位。
59.优选的，第一电极140的直径小于第二滑动件112b的直径，使得第一电极140周侧与焊接壳体110之间设有间隙；用于容纳弹性件113，使弹性件113能够与第二活塞杆112连接的同时，避免与第一电极140接触。相应的，弹性件113例如为弹簧，所述弹簧环绕第一电极140设置，所述弹簧的第一端连接第二滑动件112b朝向焊接腔111的一侧，所述弹簧相对所述第一端的第二端向第二电极150延伸。
60.可选的，弹性件113的所述第二端与第二电极150接触时，弹性件113与电阻固定件152抵接，但不会接触电阻块151，因此弹性件113不会与第一电极140和第二电极150的电路的导通，不会影响焊接过程。
61.当然，弹性件113也可以在焊接之前，优先连接电阻固定件152，第二活塞杆112在滑动过程中，实现其与弹性件113的抵接；或者，弹性件113在焊接之前，便连接电阻固定件152和第二活塞杆112，此处不做限定。
62.可选的，弹性件113的所述第二端与第二电极150接触时，弹性件113与电阻块151抵接，并且第二电极150设有绝缘层（图中未示出），所述绝缘层覆盖于电阻块151朝向弹性件113的一侧。弹性件113与所述绝缘层抵接，从而避免弹性件113通电，导致弹性件113被加热。
63.在一个具体的实施例中，焊接壳体110例如还包括：气体流通口117，气体流通口117连通负压装置120，气体流通口117位于两个所述电极之间。举例来说，气体流通口117通过连接管130与负压装置120的负压腔121连接，负压腔121内的保护气体可直接作用于焊接腔111的中间位置，对应所述待焊件的焊缝，从而有效保护所述焊接接头。
64.在一个具体的实施例中，焊接壳体110例如还包括：电极限位件118，电极限位件118设于焊接腔111，并位于气体流通口117和第一电极140之间。举例来说，电极限位件118
为多个环绕焊接腔111的凸起件，并处于焊接壳体110的同一轴向位置，用于阻碍第二活塞杆112运动至气体流通口117，避免第二滑动件112b在气体流通口117发生倾斜，导致焊接过程出现安全问题。其中，为避免第一电极140和第二电极150无法夹紧待焊组件200，第二电极150至电极限位件118的距离应小于等于待焊组件200的长度。
65.【第二实施例】参见图4，其为本发明实施例提供一种负压环境下电阻钎焊方法，通过如上述任意具体实施例提供的电阻钎焊装置100实现。电阻钎焊方法例如包括：步骤s1：装配焊料和多个待焊件，并一同放入焊接腔111内；步骤s2：将所述待焊件与至少一个电极固定；步骤s3：拉动或推动第一活塞杆123，调节焊接腔111的气压；步骤s4：所述电极通电，对所述待焊件进行焊接。
66.在本实施例中，结合图1，拉动第一活塞杆123能够改变负压腔121的容积，从而降低负压腔121和焊接腔111的气压，降低焊接腔111的氧含量，从而降低所述焊接接头被氧化的程度，提高所述焊接接头的强度，所述焊接接头的强度可达42至43.5mpa。
67.在一个具体的实施例中，参见图5，步骤s1例如包括：步骤s11：对需要焊接的多个待焊件进行喷砂打磨；步骤s12：超声清洗待焊件表面的废料，晾干待焊件；步骤s13：装配待焊件。
68.需要说明的是，在步骤s11中，喷砂打磨可以直接有效的去除所述待焊件表面的氧化层以及杂质，暴露出金属或合金表面，从而在焊接时提高所述待焊件的焊接强度。同时经过打磨的金属或合金，其表面更加光滑，短时间不容易与氧气反应，因此进一步提高所述待焊件的抗氧化能力，提高焊接效果。其中，所述待焊件去除所述金属氧化膜的方式可以是喷砂打磨，还可以是酸洗，此处不再赘述。
69.需要说明的是，在步骤s12中，超声清洗方式能够快速分散、乳化、剥离附着在所述待焊件表面的废料或酸性液体，从而快速清洗，并且超声波不会损伤所述待焊件的表面，保留焊缝的光滑度，便于进行焊接。晾干所述待焊件能够除去表面的水汽或其他液态杂质，避免在钎焊过程中，该水汽在高温条件下产生安全隐患。
70.需要说明的是，在步骤s13中，所述待焊件的数量例如为两个。其中，步骤s13例如包括：将所述焊料置于两个所述待焊件之间，组装为待焊组件200，一同装入焊接腔111；每个所述待焊件分别对应一个所述电极。其中，两个所述待焊件的材料例如分别为铜和铝，所述焊料例如为锌铝合金。
71.在一个具体的实施例中，步骤s2中，待焊组件200可以和第一电极140上的待焊件固定件114连接，也可以和第二电极150上的待焊件固定件114连接，也可以同时连接第一电极140和第二电极150上的待焊件固定件114。
72.同时，第一电极140和第二电极150之间还可以装配弹性件113。弹性件113与第二活塞杆112连接，和/或弹性件113与第二电极150的电阻固定件152连接，弹性件113压缩后回弹，便于第一电极140的复位。
73.在一个具体的实施例中，步骤s3中，拉动或推动第一活塞杆123，可采用手动，或电机、连杆等组件控制。拉动第一活塞杆123，使得待焊组件200的两端分别连接第一电极140
和第二电极150；继续拉动第一活塞杆123至合适位置，使得焊接腔111内的气压降低至目标值，相应的，焊接腔111内的氧含量也降低至较低值，焊接时能够降低所述焊接接头的氧化程度，此时停止运动第一活塞杆123。
74.在一个具体的实施例中，步骤s4中，对第一电极140和第二电极150通电，通过电阻的热效应使所述焊料融化。举例来说，通电电流例如为3~4ka,焊接时间例如为300~800ms，此处不做限定。
75.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。