外加磁场脉冲超声波振动优化电子束焊接焊缝的专用装置

技术领域

本发明属于电子束焊接技术领域，具体涉及外加磁场脉冲超声波振动优化电子束焊接焊缝的专用装置。

背景技术

蓝宝石玻璃具有机械强度高、硬度高、抗摩擦磨损、物化性质稳定、可在高温环境服役、导热性良好及光透过率高等特性，因为它具有作为光学窗口的绝大多数优点，所以蓝宝石在微电子、光电行业、航空航天等工业上具备广泛的用途。

蓝宝石和不锈钢的连接常用于医用内窥镜，因为蓝宝石主要由Al

由于电子束焊线能量小，所得焊缝及热影响区较窄，产生的污染物较少，在一定程度上不会影响蓝宝石的光透过率，而电子束高度集中的电子束落在钎料上，势能转化为热能，可以快速熔化钎料，从而实现两者的连接。

蓝宝石、不锈钢和钎料的润湿性差，其主要原因是不锈钢表面的氧化膜和蓝宝石外侧的Al

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种外加磁场脉冲超声波振动优化电子束焊接焊缝的专用装置，可以对蓝宝石和不锈钢材料同时施加超声波振动，增加钎料的流动性和润湿性，提高焊接接头质量、增加焊接接头的寿命。

本发明提供如下技术方案：外加磁场脉冲超声波振动优化电子束焊接焊缝的专用装置，包括底座；其特征在于：所述底座上设置有超声波压头装置、与超声波压头装置配合使用的试样夹具及磁场发生装置，所述磁场发生装置、超声波压头装置均与外部的可调电源电信号连接；

所述超声波压头装置包括两个对称设置的支撑杆，两个支撑杆相对一侧的端部上均设有超声波压头组件，所述试样夹具包括两个试样压头，所述试样压头与超声波压头组件一一对应。

所述的外加磁场脉冲超声波振动优化电子束焊接焊缝的专用装置，其特征在于所述支撑杆为L型结构，竖直段安装在底座上，竖直段上设有伸缩结构，以控制支撑杆上下移动。

所述的外加磁场脉冲超声波振动优化电子束焊接焊缝的专用装置，其特征在于所述竖直段包括上竖直分段和下竖直分段，上竖直分段与下竖直分段之间通过伸缩套相连接,所述伸缩套内部设有内螺纹，上竖直分段下端、下竖直分段上端均设有与伸缩套上内螺纹相匹配的外螺纹，所述上竖直分段、下竖直分段和伸缩套通过内外螺纹旋合连接组成伸缩结构。

所述的外加磁场脉冲超声波振动优化电子束焊接焊缝的专用装置，其特征在于所述超声波压头组件包括压杆，压杆的下部穿过支撑杆的横段，压杆下端固定安装有超声波压头，所述压杆通过一组固定螺母与支撑杆限位固定。

所述的外加磁场脉冲超声波振动优化电子束焊接焊缝的专用装置，其特征在于所述压杆通过超声波发生器与可调电源电信号连接。

所述的外加磁场脉冲超声波振动优化电子束焊接焊缝的专用装置，其特征在于所述试样压头通过调节螺栓安装在底座上，调节螺栓外部套设有减震弹簧，减震弹簧位于调节螺栓与试样压头之间。

所述的外加磁场脉冲超声波振动优化电子束焊接焊缝的专用装置，其特征在于所述试样压头按压端的底部安装有橡胶块，所述橡胶块地底面为粗糙面，以免损伤试样。

所述的外加磁场脉冲超声波振动优化电子束焊接焊缝的专用装置，其特征在于所述磁场发生装置包括固定在圆筒形的塑料支架、套设在塑料支架内部的隔热层、紧密缠绕在塑料支架外侧的线圈、设置在线圈外部的绝缘层，所述塑料支架通过固定螺栓固定安装在底座上。

通过采用上述技术，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明装置可以对蓝宝石和不锈钢材料同时施加超声波振动，超声波振动可以破坏钎料表面的氧化膜，使钎料更快速的熔化，增加钎料的流动性，同时有助于蓝宝石表面的氧化铝向外生长，增加钎料的润湿性。调节电流大小从而控制磁场对焊缝进行电磁搅拌，可以增大钎料的流动性，从而有效减小减少焊缝中气泡、夹杂等缺陷，同时可以细化焊缝组织的晶粒大小，增加焊缝组织的韧性，提高焊接接头质量，提高焊接接头的寿命该装置易于操作，结构简单，节省人力。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的磁场发生装置结构示意图。

图中：1、底座；2、蓝宝石；3、钎料；4、不锈钢板材；5、试样夹具；51、调节螺栓；52、试样压头；53、橡胶块；54、减震弹簧；6、超声波压头装置；61、超声波压头；62、固定螺母；63、压杆；64、支撑杆；7、电子束焊枪；8、超声波发生器；9、可调电源；10、磁场发生装置；101、固定螺栓；102、绝缘层；103、线圈；104、隔热层；105、塑料支架。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合说明书附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。

请参阅图1-2，外加磁场脉冲超声波振动优化电子束焊接焊缝的专用装置,其包括底座1，底座1上设置有超声波压头装置6、与超声波压头装置6配合使用的试样夹具5及磁场发生装置10。

超声波压头装置6包括两个对称设置的支撑杆64，支撑杆64为L型结构，竖直段安装在底座1上，竖直段包括上竖直分段和下竖直分段，上竖直分段与下竖直分段之间通过伸缩套65相连接,伸缩套65内部设有内螺纹，上竖直分段下端、下竖直分段上端均设有与伸缩套65上内螺纹相匹配的外螺纹，上竖直分段、下竖直分段和伸缩套65通过内外螺纹旋合连接组成伸缩结构，以控制支撑杆64上下移动。

两个支撑杆64相对一侧的端部上均设有超声波压头组件，超声波压头组件包括压杆63，压杆63通过超声波发生器8与可调电源9电信号连接，压杆63的下部穿过支撑杆64的横段，压杆63下端固定安装有超声波压头61，压杆63通过两个固定螺母62与支撑杆64限位固定。

试样夹具5包括两个试样压头52，试样压头52与超声波压头组件一一对应，试样压头52通过调节螺栓51安装在底座1上，调节螺栓51外部套设有减震弹簧54，减震弹簧54位于调节螺栓51与试样压头52之间，试样压头52按压端的底部安装有橡胶块53，橡胶块53地底面为粗糙面，以免损伤试样。

磁场发生装置10包括固定在圆筒形的塑料支架105、套设在塑料支架105内部的隔热层104、紧密缠绕在塑料支架105外侧的线圈103、设置在线圈103外部的绝缘层102，塑料支架105通过固定螺栓101固定安装在底座1上。磁场发生装置10与可调电源9电信号连接。

本发明装置在使用时，采取的主要技术方案有：首先切割蓝宝石2、Ag基焊料和不锈钢，制成适当的尺寸，随后使用水和羟乙基纤维素制成胶状的粘接剂，使用粘接剂将蓝宝石、Ag基焊料和不锈钢板材4粘接，放入真空保温箱中50℃烘干30min，然后放入马弗炉中200℃预热2h。

将设计的专用装置放入电子束焊接的真空腔中，旋动试样夹具5上的调节螺栓51固定上述预热后的试样，调节超声波压头装置6的伸缩结构，使超声波压头61可以压紧试样，打开可调电源9和超声波发生器8，调节时候的磁场大小和超声波振动频率，关闭电子束焊枪7，开始进行电子束焊接。

该装置可以对蓝宝石2和不锈钢材料同时施加超声波振动，超声波振动可以破坏钎料3表面的氧化膜，使钎料3更快速的熔化，增加钎料3的流动性，同时有助于蓝宝石2表面的氧化铝向外生长，增加钎料3的润湿性。调节电流大小从而控制磁场对焊缝进行电磁搅拌，可以增大钎料3的流动性，从而有效减小减少焊缝中气泡、夹杂等缺陷，同时可以细化焊缝组织的晶粒大小，增加焊缝组织的韧性，提高焊接接头质量，提高焊接接头的寿命该装置易于操作，结构简单，节省人力。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。