一種包套管電阻焊真空封裝的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種包套管電阻焊真空封裝的方法，將試樣置于一端封閉的金屬包套管中；通過金屬包套管的開口端將金屬包套管內(nèi)部抽真空至設(shè)定真空度后；將金屬包套管置于兩電極之間，對兩電極通以電流，兩電極之間的區(qū)域加熱至設(shè)定溫度后，利用液壓平口鉗對加熱區(qū)域加壓，使加熱區(qū)形成密閉的焊接接頭，從而將試樣密封在金屬包套管中。本發(fā)明真空效果好，生產(chǎn)效率高，封焊效率及成功率高，結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)成本較低。
【專利說明】
一種包套管電阻焊真空封裝的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種包套管真空封焊的實(shí)驗(yàn)方法，適用于在沒有真空熱處理爐，或者制備過程中需要原材料保持真空的情況下(如熱等靜壓預(yù)制件)進(jìn)行熱處理實(shí)驗(yàn)或材料制備，屬于材料熱處理及材料制備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前用于熱處理的包套管真空封裝工藝多選用高溫石英玻璃作為包套管，抽真空后采用氫氧火焰槍對石英管加熱，使石英管軟化并在大氣壓的作用下收縮閉合，完成真空封裝，封裝過程中需要嚴(yán)格控制加熱時(shí)間，石英管軟化部分容易出現(xiàn)孔洞，空氣瞬間涌入真空系統(tǒng)，將會對真空栗造成嚴(yán)重?fù)p傷；由于石英管較脆，原材料若選用石英管作為包套體則無法熱等靜壓成型。
[0003]用于熱等靜壓制備工藝的包套管封焊主要在真空除氣爐中進(jìn)行，將包套管置于真空除氣爐中，待真空除氣爐達(dá)到較高真空度后，采用真空電子束焊接或者其他焊接技術(shù)對包套進(jìn)行密封，該技術(shù)生產(chǎn)效率低，成本高;此外，由于包套管在真空爐中進(jìn)行封焊，因而無法檢測封焊完成時(shí)包套管是否漏氣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種包套管電阻焊真空封裝的方法，能夠利用常規(guī)熱處理爐進(jìn)行真空熱處理實(shí)驗(yàn);本發(fā)明還可以用于熱等靜壓制備新材料的工藝，將原材料進(jìn)行抽真空后封裝在金屬包套中作為預(yù)制體，為后續(xù)的熱等靜壓工藝做準(zhǔn)備。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案包括以下步驟:將試樣置于一端封閉的金屬包套管中；通過金屬包套管的開口端將金屬包套管內(nèi)部抽真空至設(shè)定真空度后;將金屬包套管置于兩電極之間，對兩電極通以電流，兩電極之間的區(qū)域加熱至設(shè)定溫度后，利用液壓平口鉗對加熱區(qū)域加壓，使加熱區(qū)形成密閉的焊接接頭，從而將試樣密封在金屬包套管中。
[0006]所述的金屬包套管一端通過電弧焊進(jìn)行密閉。
[0007]所述的金屬包套管采用機(jī)械栗和分子栗構(gòu)成的兩級栗抽真空，并采用真空計(jì)測量真空度。
[0008]所述金屬包套管的外徑等于兩級栗抽氣管的內(nèi)徑，并使用橡膠密封圈進(jìn)行密封。
[0009]所述的金屬包套管為長30?50cm的不銹鋼管，兩個(gè)電極之間的距離為10?12cm，距離金屬包套管開口端較近的電極與抽氣管接口處的距離為10?15cm。
[00?0]所述的設(shè)定真空度為氣壓小于6.0 X 10—4Pa。
[0011 ]所述的電極采用銅質(zhì)夾子，夾子夾持在金屬包套管外壁上，且夾子與金屬包套管之間有環(huán)形銅質(zhì)墊片。
[0012]所述的液壓平口鉗對加熱區(qū)域加壓時(shí)，平口鉗以小于0.5mm/s的速度加壓，壓力為20?40MPa。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:
[0014]由于本發(fā)明采用機(jī)械栗、分子栗兩級組合，且包套管結(jié)構(gòu)簡單，真空度能達(dá)到6.0X 10—4Pa以上，真空效果好，滿足真空熱處理要求。此外，包套管內(nèi)腔容積小，真空度從常壓到高真空所需要的時(shí)間短，生產(chǎn)效率高。
[0015]本發(fā)明采用金屬包套管，塑韌性好，在封焊過程中不會出現(xiàn)孔洞或斷裂情況，不會損傷真空系統(tǒng)，封焊效率及成功率高。
[0016]本發(fā)明可以通過真空系統(tǒng)中的真空計(jì)實(shí)時(shí)監(jiān)測包套管內(nèi)的真空度是否達(dá)到目標(biāo)值，通過真空計(jì)的示數(shù)可確定包套管是否漏氣以及是否封焊成功，為生產(chǎn)活動帶來極大便利。
[0017]本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，不需要真空除氣爐、真空熱處理爐等設(shè)備，生產(chǎn)成本較低。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為銅夾子3的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖中，1-平口液壓鉗上壓頭，2-包套管被加熱區(qū)區(qū)域，3-銅夾子，4-包套管放置樣品區(qū)域，5-試樣，6-密封端，7-平口液壓鉗下壓頭，8-包套管與抽氣管連接處，9-抽氣管，10-包套管過渡區(qū)域，11-夾子，12-環(huán)形銅墊片。
【具體實(shí)施方式】
[0021]本發(fā)明的包套管真空封裝工藝方法主要按照物理真空隔離的思路，利用金屬包套管作為試樣的容器或作為抽真空和電阻焊的載體。對裝有樣品的金屬包套管抽真空至預(yù)期真空度后，將包套管置于兩電極之間，通以電流，電流通過的區(qū)域會產(chǎn)生電阻熱，當(dāng)該區(qū)域加熱至一定溫度后，利用液壓平口鉗對加熱區(qū)域施加一定壓力并保持一定時(shí)間，使加熱區(qū)形成密閉的焊接接頭，從而將試樣密封在金屬包套管中。然后將封裝好的樣品置于常規(guī)熱處理爐中進(jìn)行熱處理實(shí)驗(yàn)或者置于熱等靜壓設(shè)備中制備材料。
[0022]本發(fā)明關(guān)于金屬包套管除氣電阻焊封裝的實(shí)驗(yàn)裝置(如圖1所示)主要由半封閉包套管、真空系統(tǒng)、直流電加熱系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)四部分組成:
[0023]其中包套管為不銹鋼管(或其他金屬管)，包套管一端通過普通的電弧焊進(jìn)行密閉；為了保證與真空系統(tǒng)的緊密連接，包套管外徑必須等于抽氣管的內(nèi)徑(直徑為10mm)，并使用橡膠密封圈進(jìn)行密封。所述真空系統(tǒng)由機(jī)械栗、分子栗兩級栗及真空計(jì)組成，能使包套管達(dá)到較高的真空度，并能實(shí)時(shí)檢測。所述直流電加熱系統(tǒng)由直流穩(wěn)壓電源、電源線、銅夾子、銅墊片組成，采用低電壓(16V)高電流(O?350A)，由于加熱包套管的過程中電流較大，需要確保包套管與電源線接觸良好，使用環(huán)形銅墊片(環(huán)形銅墊片12的內(nèi)徑為1mm)能很好地滿足這一要求。所述液壓系統(tǒng)由液壓站、液壓站控制柜、平口液壓鉗組成，通過調(diào)節(jié)控制柜上的輸出選項(xiàng)來使平口液壓鉗的壓頭緩慢地壓下，避免包套管由于變形速度過快而出現(xiàn)開裂的現(xiàn)象。
[0024]本發(fā)明的操作步驟如下:
[0025]I)取一段長度為30?50cm的包套管，用普通的電弧焊將其中一端封住并確保不漏氣，將試樣裝入包套管，位置盡量靠近堵住的那一端；
[0026]2)將包套管沒有封住的一端與真空系統(tǒng)的抽氣管連接，確保接口處結(jié)合緊密。
[0027]3)利用機(jī)械栗及分子栗組成的真空系統(tǒng)對包套管抽真空至6.0X 10—4Pa以上。
[0028]4)用導(dǎo)線將直流穩(wěn)壓電源輸出端的正負(fù)極分別與兩個(gè)銅夾子連接，確保導(dǎo)電性良好;將銅夾子夾在包套管上，夾子與包套管之間墊環(huán)形銅墊片，兩個(gè)夾子之間的距離為10?12cm，距離包套管開口端較近的夾子與抽氣管接口處的距離為10?15cm，避免加熱過程中接口處的包套管溫度過高，影響氣密性;接通電流之后，兩個(gè)夾子之間的包套管部分由于電阻較大，由焦耳定律Q= I2Rt可知該處會產(chǎn)生大量的熱，逐漸加大電流(10?20A/s)，使包套管溫度逐漸升高至1000?1100°C。
[0029]5)當(dāng)包套管被加熱的部分溫度達(dá)到1000?1100 °C后，使用平口液壓鉗對被加熱的區(qū)域進(jìn)行鉗壓，并保壓2?3min，使壓合部分充分結(jié)合。
[0030]6)封焊完成后關(guān)閉直流穩(wěn)壓電源、真空系統(tǒng)，取下包套管，完成封焊操作。
[0031]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明，本發(fā)明包括但不僅限于下述實(shí)施例。本實(shí)施例采用如圖1所示的裝置，包括以下步驟:
[0032]1、取一段長度大于30cm外徑為1mm的不銹鋼包套管(或其他金屬材料包套管)，利用普通電弧焊技術(shù)將包套管一端封住，作為密封端6，并保證氣密性良好，將試樣5裝入包套管，位置盡量靠近密封端6。
[0033]2、將包套管沒有堵住的一端與真空系統(tǒng)的抽氣管9(內(nèi)徑為1mm)連接，用密封圈、螺母等零件固定，確保接口處結(jié)合緊密，不會漏氣。
[0034]3、先使用機(jī)械栗將包套管內(nèi)真空度抽到IPa左右，然后同時(shí)使用分子栗、機(jī)械栗兩級栗對包套管抽真空至6.0 X 10-4Pa以上。
[0035]4、使用導(dǎo)線將直流穩(wěn)壓電源輸出端的正負(fù)極分別與兩個(gè)夾子11連接，確保連接處導(dǎo)電性良好;將夾子夾在包套管上，夾子與包套管之間墊環(huán)形銅塊12，改善導(dǎo)電性能，兩個(gè)夾子3之間的距離為10?12cm，夾子與抽氣管接口之間的過度區(qū)域10長度為10?15cm，打開直流穩(wěn)壓電源開關(guān)，調(diào)節(jié)輸出電流以40?50A/s的速度由OA增大至250A，保持2?2.5min至包套管溫度升高到500?600 °C;然后以20?30A/S的速度增大電流至300A，保持Imin;繼續(xù)調(diào)節(jié)電流至350A，保持lmin。
[0036]5、打開液壓站電源，在平口液壓鉗上下壓頭與包套管之間各放一層絕緣板，調(diào)節(jié)液壓鉗壓頭下降速度為I?2mm/s，使液壓鉗上下壓頭緩慢(小于0.5mm/s)地將包套管壓合，調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓穩(wěn)流電源輸出電流為330A，保持壓力3min，使壓合部分充分結(jié)合(此工藝適用于不銹鋼包套管，若選擇其他材料的包套管，需要調(diào)整電流、時(shí)間等參數(shù))。
[0037]6、封焊完成后關(guān)閉直流穩(wěn)壓電源、真空系統(tǒng)，使平口液壓鉗上壓頭I抬起，取下包套管，完成封焊操作。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種包套管電阻焊真空封裝的方法，其特征在于包括下述步驟:將試樣置于一端封閉的金屬包套管中；通過金屬包套管的開口端將金屬包套管內(nèi)部抽真空至設(shè)定真空度后；將金屬包套管置于兩電極之間，對兩電極通以電流，兩電極之間的區(qū)域加熱至設(shè)定溫度后，利用液壓平口鉗對加熱區(qū)域加壓，使加熱區(qū)形成密閉的焊接接頭，從而將試樣密封在金屬包套管中。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包套管電阻焊真空封裝的方法，其特征在于:所述的金屬包套管一端通過電弧焊進(jìn)行密閉。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包套管電阻焊真空封裝的方法，其特征在于:所述的金屬包套管采用機(jī)械栗和分子栗構(gòu)成的兩級栗抽真空，并采用真空計(jì)測量真空度。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包套管電阻焊真空封裝的方法，其特征在于:所述金屬包套管的外徑等于兩級栗抽氣管的內(nèi)徑，并使用橡膠密封圈進(jìn)行密封。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包套管電阻焊真空封裝的方法，其特征在于:所述的金屬包套管為長30?50cm的不銹鋼管，兩個(gè)電極之間的距離為10?12cm，距離金屬包套管開口端較近的電極與抽氣管接口處的距離為10?15cm。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包套管電阻焊真空封裝的方法，其特征在于:所述的設(shè)定真空度為氣壓小于6.0 X 10—4Pa。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包套管電阻焊真空封裝的方法，其特征在于:所述的電極采用銅質(zhì)夾子，夾子夾持在金屬包套管外壁上，且夾子與金屬包套管之間有環(huán)形銅質(zhì)墊片。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包套管電阻焊真空封裝的方法，其特征在于:所述的液壓平口鉗對加熱區(qū)域加壓時(shí)，平口鉗以小于0.5mm/s的速度加壓，壓力為20?40MPa。
【文檔編號】B23K11/02GK105880816SQ201610429704
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月16日
【發(fā)明人】羅賢, 楊延清, 朱玉然, 王友其, 陳彥
【申請人】西北工業(yè)大學(xué)