[发明专利]铝制水冷基板与不锈钢接头的感应焊接方法

说明书

技术领域    本发明涉及电力机车及动车组的IGBT功率模块恒温冷却装置的 加工方法。

背景技术    目前，电力机车及动车组的IGBT功率模块的恒温冷却装置普遍 采用铝制水冷基板，即一个电力机车或动车组的高压电器柜箱体内安装有几 十个水冷基板，每个水冷基板安装有2个以上的IGBT功率模块。上述水冷基 板主要是由水冷槽板、水冷盖板、焊片及不锈钢接头等组成的。该铝制水冷 基板的加工方法主要是：将粗机加工后的水冷槽板、水冷盖板用焊片通过真 空钎焊将它们焊接为一体，之后在其端面钻2个Φ10.8的孔并加工出M12×1 的螺纹，然后将带有M12×1螺纹的两个不锈钢接头(即进出水接头)分别安 装到水冷基板端面位置的螺孔内，在露出水冷基板端面的不锈钢接头根部与 水冷基板端面螺孔倒角处进行气焊密封。

上述焊接加工方式存在如下缺点：气焊密封是由人工操作，由于两种材 质的熔点温度不同，焊接温度极难控制，即使焊接温度达到，焊料在氧气、 乙炔气流的冲击下也很难在两体结合的倒角处完全添缝密封。当冷却系统工 作时，水泵高速运转促使冷却介质在系统管路中高速循环，如果水冷基板的 进出水口与不锈钢接头连接处有微小的泄漏，将会烧坏电器元件甚至形成短 路，致使机车无法正常运行，其后果不堪设想。

发明内容    本发明的目的在于提供一种能实现水冷基板端面与不锈钢接头 两体结合的倒角处可靠密封的铝制水冷基板与不锈钢接头的感应焊接方法。

本发明主要是采用感应焊接的方法，具体内容如下：

一、两体焊接处的表面处理

1、分别将不锈钢接头和水冷基板端面部分置于温度为75-85℃的 8％-10％氢氧化钠溶液中浸泡15-20秒，以除掉水冷基板上的铝氧化 膜及不锈钢接头表面的油污。

2、取出上述工件，再置于常温下约10％硫酸溶液中浸泡5-6秒，以中 和附在基板和接头上的碱液。

3、用水冲洗清洗过的工件表面，使之不存留任何影响焊接的物质。

4、烘干冲洗过的工件，然后将不锈钢接头安装到水冷基板端面部位准 备焊接。

二、焊接材料

1、本发明所采用的焊接材料为：直径2.5-3.5毫米、熔点420-480℃锌 铝合金带药芯(钎剂)焊丝。

2、上述焊丝焊料的标定成分如下：

Pb    0.005％MAX

Fe    0.005％MAX

Cu    0.005％MAX

Cd    0.005％MAX

Al    2.4％MAX

Zn    余量。

3、上述焊丝钎剂其主要成份为无腐蚀的铯的氟化物。该钎剂的作用是： 钎剂熔化后就会溶解连接铝部件表面的氧化膜，并能防止重新氧化，钎剂又 湿润铝表面，使得钎料能通过毛细作用自由地流入焊缝，冷却后钎剂在部件 表面上形成一层紧紧依附的薄膜。

4、焊丝的用法：事先将上述焊丝弯成圆圈置于露出水冷基板端面的不 锈钢接头根部与水冷基板端面螺孔倒角处，即两体的焊接处。最好弯成圆圈 的焊丝紧箍在不锈钢接头根部，以防止钎料熔化后流入板体孔内的钎料多而 爬升不锈钢接头端壁的钎料少所造成的被焊接的两体之间的钎料外形不均 匀、不饱满、不光滑的焊接面。

三、焊接设备及工装

1.焊接设备即感应加热设备：本发明所采用的感应加热设备为SSF-60 型超音频低功率感应加热设备，该设备主要由主机和变压器两部分组成。该 感应加热设备两台同时使用，它们分别与不锈钢接头的感应线圈及水冷基板 的感应线圈相连。

2.焊接用工装之一-不锈钢接头的感应线圈

对不锈钢接头进行感应加热是由不锈钢接头的感应线圈来完成。该线圈 是由铜管制成的蛇盘管，该蛇盘管圈内的形状为与不锈钢接头外形对应的圆 形。当不锈钢接头置于该感应线圈的圆形空间，两者之间的间隙量为3-7毫 米。该感应线圈两端即输入和输出端设有与一个高频感应加热电源变压器输 入及输出接线端子相连的接头，该接头可直接与感应加热电源相连，也可通 过设在感应加热电源上的过渡铜管间接相连。