1.本发明属于液冷机箱真空钎焊技术领域，具体涉及液冷环形机箱的装配钎焊工装、装配和真空钎焊方法，特别是钎焊对接位置存在狭小钎焊面并且存在悬空钎焊缝的情况。

背景技术：

2.液冷环形机箱通常为航空电子冷却系统配套研制，主要负责航空设备内部集成电子元器件的热量传递。相比普通风冷机箱，具备更高的散热效率。但液冷对冷却系统本身产品的可靠性要求极高，尤其是密封可靠性。3.液冷环形机箱的结构比较特殊，流道对接处焊接面积狭窄(2～4mm)。焊后要保证产品的耐压性能以及插件导轨槽的尺寸行为精度。焊接质量要求高，焊后超声检测符合《qj2844-1996铝及铝合金硬钎焊技术条件》要求，钎着率大于85％。工艺技术较难，产品的装配钎焊工艺直接决定焊缝质量及生产成品率。

技术实现要素：

4.为解决上述问题，本发明旨在提供一种液冷环形机箱及其装配钎焊工装和方法，从液冷环形机箱的冷板结构、机箱装配方法、装配用工装以及钎焊工艺曲线等方面着手，避免焊接过程中出现整个钎焊面积受力不一致的问题，消除因钎料流淌、润湿不均匀造成的细微气泡、缝隙、虚焊等现象，提高产品钎焊的成功率和良品率。5.本发明是通过如下技术方案予以实现的：6.一种液冷环形机箱，包括三块水冷板和一块平板，三块水冷板与一块平板依次首尾连接形成一个周向闭合的环形结构，且在连接处形成四条钎焊缝，所述三块水冷板中有两块水冷板的表面设置有凸起，凸起的末端为自由悬空状态，当四块水冷板装配成闭合的环形结构时，所述凸起位于钎焊缝处且向着周向闭合的环形结构内部空间延伸，凸起的一个表面与另一块水冷板的表面或平板的表面形成钎焊面，凸起的另一个表面为自由表面，且自由表面与形成钎焊面的表面平行。7.一种如前述液冷环形机箱的装配钎焊方法，包括，8.钎焊装配时，从周向闭合的环形结构外侧向钎焊缝处施加压紧力，在周向闭合的环形结构内部向凸起的自由表面施加支撑力，且支撑力的方向和压紧力的方向平行，支撑力的作用面积覆盖凸起的自由表面，压紧力的作用面积覆盖整条钎焊缝，且支撑力小于压紧力的大小。9.进一步，10.所述压紧力包括方向相向的第一压紧力和第二压紧力，第一压紧力作用在冷板外表面，第二压紧力作用在平板外表面；11.所述支撑力包括方向相反的第一支撑力和第二支撑力，第一支撑力和第二支撑力作用在同一块冷板的不同凸起上。12.一种用于前述液冷环形机箱的装配钎焊工装，包括，13.上弹簧卡槽和下弹簧卡槽，所述上弹簧卡槽和下弹簧卡槽上均开有多个平行的通孔，通孔内活动放置有弹簧，通孔的至少一端内壁上加工有内螺纹；14.压紧螺柱，所述压紧螺柱螺纹连接在上弹簧卡槽和下弹簧卡槽的通孔中带有内螺纹的一端；15.预紧螺杆，所述预紧螺杆的两端分别与上弹簧卡槽和下弹簧卡槽的通孔内螺纹连接；16.上刚性支撑块，所述上刚性支撑块包括一个与凸起表面形状一致的上支撑面，上刚性支撑块上还设置有上连接孔；17.下刚性支撑块，所述下刚性支撑块包括一个与凸起表面形状一致的下支撑面，下刚性支撑块上还设置有下连接孔，下连接孔和上连接孔中至少有一个是螺纹孔；18.调整螺杆，所述调整螺杆的一端插入上连接孔，另一端插入下连接孔。19.作为一种选择，装配钎焊工装还包括石墨纸，所述石墨纸放置在上弹簧卡槽与液冷环形机箱的外表面之间，以及下弹簧卡槽与液冷环形机箱的外表面之间，且石墨纸覆盖了通孔所在端面位置。20.进一步，所述通孔与其内部的弹簧同轴，且轴线与液冷环形机箱的钎焊缝中心线相交。21.进一步，所述预紧螺杆的两端分别连接在上弹簧卡槽和下弹簧卡槽上最左端的通孔以及最右端的通孔中，所述上弹簧卡槽和下弹簧卡槽的表面设置有限位凸台。22.一种前述液冷环形机箱的装配钎焊方法，采用前述的装配钎焊工装，且包括以下步骤，23.步骤一，预装配三块水冷板和一块平板，形成周向闭合的环形结构；24.步骤二，采用上弹簧卡槽和下弹簧卡槽从环形结构的外侧成对压紧钎焊缝处，确保弹簧轴线通过钎焊缝中心线，通过预紧螺杆预紧成对的上弹簧卡槽和下弹簧卡槽；25.步骤三，分别将上刚性支撑块的上支撑面和下刚性支撑块的下支撑面紧贴在凸起的表面上，确保上支撑面和下支撑面完全覆盖凸起的表面，转动调整螺杆，使得上支撑面、下支撑面与凸起的表面完全贴合；26.步骤四，拧紧上弹簧卡槽和下弹簧卡槽上的压紧螺柱，使得通孔中的弹簧完全压紧钎焊缝。27.作为一种选择，装配钎焊方法还包括步骤五，28.将按照步骤一到步骤四完成装配的液冷环形机箱和工装作为整体放入钎焊炉中，并依照下述顺序升温和降温钎焊，29.炉温→350℃→480℃→530℃→570℃→608℃→605℃→600℃。30.进一步，所述升温和降温过程包括，31.炉温→350℃，升温30min；保温时间：60～90min；32.350℃→480℃，升温30min；保温时间：120～150min；33.450℃→530℃，升温30min；保温时间：120～180min、最低热电偶温度不低于500℃，真空度：＞6.7×10-3；34.530℃→570℃，升温30min；保温时间：90～120min、真空度：＞5.7×10-3；最低工件温度不低于550℃；35.570℃-608℃，升温30min；保温时间：10～20min；最低工件温度达到578℃，最高工件温度不超过586℃；36.608℃→605℃，降温5min；保温时间：15～20min；最低工件温度达到582℃，最高工件温度不超过590℃；37.605℃→600℃，降温5min；保温时间：20～30min；最低工件温度达到586℃即可断电降温。38.上述工件温度是指液冷环形机箱的温度。39.与现有技术相比，本发明保证了液冷环形机箱产品钎焊缝的质量，同时提高了液冷环形机箱生产的成品率。本发明具有以下优点：40.(1)传统的液冷环形机箱在装配钎焊时只有4条钎焊缝，一方面，4条钎焊缝的宽度较小，导致钎焊面积小，钎焊难度大，钎焊成功率较低；另一方面，三块冷板上开有介质流道通道，形成连续的流道，钎焊装配时为了避免因钎料流动堵塞冷板上的流道进出口，进一步缩小了钎焊的面积，钎焊难度加大，如果采用增厚冷板厚度的方法，虽然可以增加钎焊面积，但是也会造成机箱体积的增大和重量的大幅增加，本发明在冷板上设计了凸起结构，凸起的厚度和自重很小，在几乎不影响机箱重量和体积的前提下扩展了钎焊面积，降低了钎焊难度，提高了钎焊成功率；41.(2)整个装配钎焊工装由外部弹性施压工装和内部刚性支撑工装共同组成，针对钎焊时冷板上的悬空凸起给出了较好的解决方案，确保凸起的自由表面被支撑力覆盖，而与自由表面平行的表面形成钎焊面，压紧力覆盖整条钎焊缝，避免了钎焊面积受力不一致的问题，消除钎焊面因受力不一致导致的钎料流淌、润湿不均匀造成的细微气泡、缝隙、虚焊等现象；42.(3)内部刚性支撑工装使得悬空的凸起的钎焊缝与4条钎焊缝处状态一致，焊接过程中受力基本相同，保证了流道对接处钎焊缝的质量；43.(4)内部刚性支撑工装产生的反变形可以抵消部分外部工装产生的正变形，两者的配合使用减小了产品的焊接变形，保证焊后产品的形位精度。附图说明44.图1为带有凸起的冷板结构示意图；45.图2为液冷机箱冷板流道对接处示意图；46.图3为本发明的工装及工装装夹液冷环形机箱的状态图；47.图4为液冷环形机箱内部无支撑时的状态示意图；48.图5为液冷环形机箱内部设置了上刚性支撑块和下刚性支撑块时的状态示意图；49.图6为钎焊工艺曲线图；50.图中：1-上弹簧卡槽、2-下弹簧卡槽、3-压紧螺柱、4-预紧螺杆、5-上刚性支撑块、6-下刚性支撑块、7-凸起。具体实施方式51.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明，但不应就此理解为本发明所述主题的范围仅限于以下的实施例，在不脱离本发明上述技术思想情况下，凡根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种修改、替换和变更，均包括在本发明的范围内。52.如图1～3所示，为本实施例中的一种液冷环形机箱，包括三块水冷板和一块平板，三块水冷板和一块平板依次首尾连接形成一个两相对端面敞口、其余四个周向表面闭合的长方体结构，且在四个周向表面的对接处形成四条钎焊缝边，三块水冷板中有两块水冷板的表面设置有4个凸起7(如图3，图3中左侧和右侧的水冷板上均设置有凸起7)，如图1，每块水冷板上设置有4个凸起7，其中，上方边缘有2个，下方边缘有2个，凸起7的末端为自由悬空状态，凸起7的外形大致呈1/2圆柱状，当三块水冷板装配成闭合的环形结构时，凸起7位于钎焊缝处且向着周向闭合的长方体内部空间延伸，凸起7的一个表面与另一块水冷板的表面以及平板的表面贴合形成钎焊面，与该表面平行的凸起7的另一个表面为自由表面。凸起7的数量、厚度、面积大小以及分布位置根据机箱的自重要求、钎焊要求以及冷板的加工难易程度、冷板的具体形确定，其基本原则是不影响冷板的正常加工，不影响机箱的装配、体积以及自重要求。53.目前，针对普通液冷环形机箱装配钎焊卡具时，通常只有在机箱外部施压工装，如果延续这种装配钎焊思路，考虑到该产品结构的特殊性(新增了凸起7)，流道对接处的凸起7钎焊缝处于悬空状态(如图4所示，凸起7的圆弧末端会向着自由表面翘起，即图4中标注的无支撑处)，该悬空结构处没有支撑，工装压力相对较小，焊接过程中整个钎面积受力不一致，致使钎料流淌、润湿不均匀，最终造成细微的气泡、缝隙、虚焊等现象，导致产品报废。54.本发明中，针对液冷环形机箱的装夹采用外侧弹性压紧(压紧螺柱3+弹簧)，内部刚性支撑(调整螺杆+上刚性支撑块5+下刚性支撑块6)的组合方式，刚性支撑的支撑面覆盖冷板上凸起7的悬空位置(即自由表面)，对应图1和图2中标注的悬空区域。55.如图3所示，为液冷环形机箱装夹在钎焊装配工装上时的状态示意图，a、b、c、d所示位置为液冷环形机箱三块冷板和一块平板连接处的四条钎焊缝。56.如图3所示，钎焊装配工装采用弹性和刚性组合的复合设计结构。工装具体包括上弹簧卡槽1和下弹簧卡槽2，上弹簧卡槽1和下弹簧卡槽2上均开有7个轴线平行的通孔(其中5个用于安装弹簧，另外2个用于连接预紧螺杆4，通孔的位置以能够覆盖钎焊缝长度和位置为准，即保证在钎焊缝延伸方向上间隔设置有弹簧压紧点，而连接预紧螺杆4的两个通孔位于安装弹簧的通孔的两端)，通孔中内置有弹簧，弹簧可以在压紧螺柱3的推动下从通孔的一端伸出并压紧在液冷环形机箱的表面。每个通孔中可以是1根弹簧，也可以是多根串联的弹簧，弹簧需要与通孔同轴，并能在通孔中沿着通孔轴线方向自由变形，上弹簧卡槽1和下弹簧卡槽2各两件，一个上弹簧卡槽1和一个下弹簧卡槽2组成一对，相向压紧钎焊缝位置，压紧螺柱3有20根，分别旋入安装弹簧的20个通孔中，预紧螺杆4共四根，上刚性支撑块5和下刚性支撑块6各两件。除此之外，液冷环形机箱与弹簧卡槽1、下弹簧卡槽2内的弹簧之间放置一层石墨纸，减小高温焊接过程中变形参产生的摩擦。57.液冷环形机箱钎焊装配方法和工装适用于空间结构机箱的生产，机箱由三块水冷板和一块平板组合而成，三块水冷板和一块平板首尾进出口相连形成一个周向闭合的环形液冷机箱。工装由弹性工装和刚性工装组合而成，为复合工装。弹性工装为上、下施压工装(上弹簧卡槽1和下弹簧卡槽2)，上弹簧卡槽1和下弹簧卡槽2上均设置有限位凸台，用于定位和限位机箱，上弹簧卡槽1和下弹簧卡槽2内有数根弹簧，用于压紧冷板表面。刚性工装为内部焊缝悬空处的支撑工装，具体形式由液冷环形机箱内部的焊接凸起7形状而定。弹性工装和刚性工装配合使用使得焊接过程中焊缝受力基本一致，外部弹性施压和内部刚性支撑共同作用减小了液冷环形机箱的焊接变形；外部弹性工装施加的压力大于内部刚性支撑的支撑力；外部弹性工装的压力视弹簧压力而定，内部刚性支撑用扭力扳手测定。58.钎焊装配工装与液冷环形机箱的装配操作方法如下：59.(1)液冷环形机箱的装配：将三块冷板和一块平板通过各自加工的工艺限位结构初步组装成液冷环形机箱箱体；60.(2)安装液冷环形机箱外部的弹性施压结构：将上弹簧卡槽1和下弹簧卡槽2对应压在液冷环形机箱的四条钎焊缝处，确保弹簧轴线穿过钎焊缝的中心，上弹簧卡槽1和下弹簧卡槽2外表面的限位凸台分别与液冷环形机箱左、右端冷板外表面对齐限位，并对四根预紧螺杆4进行预紧；61.(3)安装液冷环形机箱内部的刚性支撑结构：将设计的刚性支撑(上刚性支撑块5和下刚性支撑块6的支撑面外形必须与悬空区域的凸起7自由表面形状相似并覆盖凸起7的自由表面)对应安装在钎焊缝悬空区域(如图4和图5所示，图5中为了方便观察凸起7，将其厚度进行了放大)形成内部支撑，先用手自然将调整螺杆拧紧(调整螺杆为一端带有外螺纹的杆件，将带有外螺纹的一端插入上刚性支撑块5带有螺纹的连接孔中，另一端插入下刚性支撑块6的不带螺纹的连接孔中)，通过旋转调整螺杆调整上刚性支撑块5和下刚性支撑块6之间的距离，再用5n·m的扭力扳手拧紧即可。内部刚性工装的作用力要小于外部工装的作用力，保证焊接过程中始终有力由外向内作用于焊缝上，确保焊缝质量。62.(4)拧紧压紧螺柱3：上述步骤(1)～(3)完成后将所有的压紧螺柱3全部拧紧，观察弹簧变形直到压紧液冷环形机箱的表面为止。63.按照上述方法装配的液冷环形机箱能够保证机箱流道对接处狭小钎焊面及悬空焊缝(如图1和图2所示)的焊缝质量，提高机箱的成品率。64.按照上述步骤(1)～(4)装配好后的液冷环形机箱随着工装一起整体进入真空钎焊炉钎焊，具体的真空钎焊工艺参数如下：65.如图6所示，为本实施例中针对液冷环形机箱钎焊的焊接工艺曲线，其基本温度控制满足如下顺序，炉温→350℃→480℃→530℃→570℃→608℃→605℃→600℃。66.(1)炉温→350℃(升温30min；保温时间：60～90min)；67.(2)350℃→480℃(升温30min；保温时间：120～150min)；68.(3)450℃→530℃(升温30min；保温时间：120～180min、最低热电偶不低于500℃，真空度：＞6.7×10-3)；69.(4)530℃→570℃(升温30min；保温时间：90～120min、真空度：＞5.7×10-3；最低工件温度不低于550℃)；70.(5)570℃→608℃(升温30min；保温时间：10～20min；最低工件温度达到578℃，最高工件温度不超过586℃)；71.(6)608℃→605℃(降温5min；保温时间：15～20min；最低工件温度达到582℃，最高温度不超过590℃)；72.(7)605℃→600℃(降温5min；保温时间：20～30min；最低工件温度达到586℃)，即可断电降温。73.以上仅为一个较优的参考工艺曲线，实际钎焊时的时间视液冷环形机箱的具体尺寸、结构以及进炉量决定和调整。74.应用以上装配工装、装配方法焊接液冷环形机箱，焊后超声检测、硬度测试、压力检测、行位尺寸检测结果均符合技术要求。75.上述实施例并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的技术方案基础上所做出的变形、修饰或等同替换等，均应落入本发明的保护范围内。