專利名稱：一種焊接治具及焊接方法
技術領域：
本發明涉及焊接工藝領域，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：
鋁合金因密度低、易于加工成形，且通過陽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，在數碼產品上獲得了廣泛的應用。但鋁合金強度不夠高，在某些場合往往需要在鋁合金上連接不銹鋼來對鋁合金的強度進行補強。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，不利于數碼產品的輕薄化；鉚接會存在鉚接痕和積料，會影響產品的精細度，另外，為便于鉚接，產品需有特殊的結構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，實現鋁合金和不銹鋼的良好連接。由于鋁合金易于氧化，且鋁與鐵會形成脆性金屬間化合物，當采用激光熔化焊時， 焊接強度無法滿足實際使用要求。而采用常規釬焊時，由于釬料在鋁合金和不銹鋼表面的鋪展潤濕性能不一致，也無法獲得好的焊接效果。

發明內容
為了克服上述所指的現有技術中的不足之處，本發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度滿足產品的強度要求，同時提高焊接裝配的便捷性和可靠性，確保裝配尺寸的穩定性和準確性。本發明是通過以下技術方案實現的
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動的傳動軸，該上壓頭上還裝配有用于預設上壓頭的最大行程的螺軸定位機構。所述螺軸定位機構包括一調距軸，該調距軸下端穿過下壓頭預設的定位通孔，中部套有一固定于下壓頭的支承軸套，上端設有螺紋與調距螺母配合，所述調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熔點> 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焊錫片；
步驟3，根據設計的焊接口裝配間隙及焊接件的尺寸調整螺軸定位機構，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，調整上、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到最大行程，此時，焊接件之間的距離縮小至設計的焊接口裝配間隙；
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。進一步地，所述治具的上、下壓頭內裝有電熱線圈，步驟4通過該電熱線圈加熱焊錫膏/焊錫片使之熔化。或者，所述步驟4通過過回流焊爐加熱焊錫膏/焊錫片使之熔化。進一步地，所述焊錫膏/焊錫片采用無鉛焊錫料，熔點為199°C _227°C。高溫錫鍍層為熔點> 270°C的Sn-Cu基或Sn-Ni基或Sn-Zn基的錫合金鍍層。按照常規釬焊要求，所述兩焊接件之間的焊接口裝配間隙為O. 01 O. 1mm。本發明與現有技術相比，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至設計的裝配尺寸，避免了常規釬焊時由于釬料在鋁合金和不銹鋼表面的鋪展潤濕性能不一致，焊接強度不高的問題，同時可以提高焊接裝配的便捷性和可靠性，實現裝配尺寸的可控性、穩定性和準確性。


附圖I為本發明的治具結構示意附圖2為本發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-傳動軸，8-螺軸定位機構，9-調距軸，10-支承軸套，11-調距螺母。
具體實施例方式為了便于本領域技術人員的理解，下面結合附圖對本發明作進一步的描述。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連接一通過氣缸驅動的傳動軸7用于實現上壓頭的上下運動，該上壓頭4上還設有螺軸定位機構8，用于預設上壓頭4的最大行程。所述螺軸定位機構8包括一調距軸9，該調距軸9下端穿過下壓頭5預設的定位通孔，中部套有一固定于下壓頭5的支承軸套10，上端設有螺紋與調距螺母11配合，所述調距螺母11鎖定于支承軸套10上。所述調距軸9下端設有縱向凹槽，上壓頭4所設定位孔的形狀與之相匹配，限制調距軸9的轉動。調距軸9與調距螺母11相配合，通過旋轉調距螺母11以實現調距軸9的上下移動，通過調整調距軸9下端超出上壓頭的長度實現上壓頭最大行程的調整。當距離調整合適后，通過螺柱和螺母將調距螺母11鎖定在支承軸套10上， 以防止調距軸9在焊接過程中的上下移動。本發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，根據實際需要在所述鋁合金件I和不銹鋼件2表面電鍍熔點> 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的焊錫膏3或者事先加工相應形狀的固態焊錫片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，熔點為199°C -227°C ；
步驟3，根據設計的焊接口裝配間隙及焊接件的尺寸調整螺軸定位機構8以限制上壓
4頭4的最大行程，按設計要求將鋁合金件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下移壓實直至達到最大行程，此時，焊接件之間的距離縮小至設計的焊接口裝配間隙；
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為220°C-240°C。或者，所述治具的上、下壓頭內裝有電熱線圈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，加熱溫度設為230°C _270°C。本發明遵從常規釬焊的一般要求，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。本發明所述的焊接方法，鋁合金件與不銹鋼件的焊接強度(即焊好后產品的剝離力)與兩者的焊接面積及表面狀態有關，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施拉絲、噴砂、鐳雕等表面處理來提高兩者的焊接強度。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濕鋪展性；電鍍區域可根據實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域，或是直接加工成固態焊錫片，裝夾在鋁合金件和不銹鋼件中間。下面結合實施例對本發明的焊接方法作進一步詳述。實施例I
如附圖I所示，先根據設計要求在鋁合金件I和不銹鋼件2表面電鍍高溫錫鍍層，電鍍區域根據實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表面涂覆半固態焊錫膏，或是直接加工成固態焊錫片貼在鋁合金件I或不銹鋼件2表面。按照設計要求調整治具上壓頭4的最大行程。將帶焊錫3的不銹鋼件2 和鋁合金件I在治具內裝配好，裝配時保證焊錫膏/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，保證焊接的可靠性和裝配尺寸的穩定性及準確性。此時上、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，在最低點保持一段時間直至焊錫冷卻，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。通過試驗調整電熱線圈的加熱溫度與焊錫的熔點相匹配，一般需高出焊錫熔點，以彌補因熱量的擴散、傳導等造成的溫度差。電熱線圈溫度設為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，可以滿足數碼產品的應用要求。實施例2
本實施例的焊錫采用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，調整回流焊爐的加熱溫度與焊錫的熔點相匹配，該回流焊爐的波峰溫度設為220°C。在給焊錫加熱過程中治具上壓頭一直下移直至到達其最大行程，將鋁合金件、焊錫、不銹鋼件壓實。在上壓頭下移至最低點后，在最低點保持一段時間直至焊錫冷卻形成釬焊接頭。實施例3
本實施例的焊錫采用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，調整回流焊爐的加熱溫度與焊錫的熔點相匹配，該回流焊爐的波峰溫度設為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。在上壓頭下移至最低點后，在最低點保持一段時間直至焊錫冷卻形成釬焊接頭。上述實施例中提到的內容并非是對本發明的限定，在不脫離本發明構思的前提下，任何顯而易見的替換均在本發明的保護范圍之內。
權利要求
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有與焊接件匹配的安裝槽位，所述上壓頭連接一傳動軸，其特征在于該上壓頭上還裝配有用于預設上壓頭的最大行程的螺軸定位機構。
2.根據權利要求I所述的焊接治具，其特征在于所述螺軸定位機構包括一調距軸，該調距軸下端穿過下壓頭預設的定位通孔，中部套有一固定于下壓頭的支承軸套，上端設有螺紋與調距螺母配合，所述調距螺母鎖定于支承軸套上。
3.根據權利要求2所述的焊接治具，其特征在于所述上壓頭的傳動軸通過氣缸驅動。
4.一種利用權利要求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熔點> 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焊錫片；步驟3，根據設計的焊接口裝配間隙及焊接件的尺寸調整螺軸定位機構，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，調整上、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到最大行程，此時，焊接件之間的距離縮小至設計的焊接口裝配間隙；步驟5，停止加熱，冷卻焊接件，形成釬焊接頭。
5.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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，熔點為199°C -227°C。
9.根據權利要求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.根據權利要求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、下壓頭及用于預設上壓頭的最大行程的螺軸定位機構，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施表面處理后，絲印焊錫膏或者貼固態焊錫片；預設上壓頭的最大行程，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直至上、下壓頭之間的距離縮小至設計的焊接口裝配間隙；冷卻焊接件，形成釬焊接頭。本發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施錫焊，可以提高焊接裝配的便捷性和可靠性，實現裝配尺寸的可控制性、穩定性和準確性。
文檔編號B23K3/00GK102581416SQ201210057268
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月7日 優先權日2012年3月7日
發明者曾元清 申請人:廣東歐珀移動通信有限公司