CN101138790A - 复杂结构连接面的钛钢复合液路接管的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种复杂结构连接面的钛钢复合液路接管的制造方法，包括以下步骤：(1)在钢毛坯件表面添加过渡层，(2)将添加过渡层的钢毛坯件放在模具内，(3)模具与钢毛坯件之间填充钛合金粉末，将模具封焊，(4)将封焊好的模具进行热等静压处理，(5)取出钛钢复合液路接管毛坯件，将钛钢复合液路接管毛坯件加工成钛钢复合液路接管。本发明采用电镀或离子镀等方法将Cu、Ni、Cr、Mo、V等在钢表面形成过渡层，提高钛和钢的连接强度；钢表面采用燕尾槽结构，既增加钛和钢的焊接接触面积，又形成机械锁扣，进一步提高钛钢两种金属的连接强度；利用钛合金TC4粉末流动性实现两种金属在任意复杂连接面上的充分接触。

Description

复杂结构连接面的钛钢复合液路接管的制造方法

技术领域

本发明属于双金属复合液路接管的制造方法领域，特别是一种用于钛钢复合液路接管的制造方法。

背景技术

钛钢双金属的连接可通过扩散焊、钎焊、氩弧焊等技术实现，这些技术经常用来焊接平板产品。要实现具有复杂结构连接面的钛钢双金属连接，传统的焊接工艺就难以实现或无法保证产品质量。由于钎焊技术需要焊接过程中钎料为熔融状态而且在复杂结构连接面上涂布困难，不能满足钛钢复合液路接管的需要，而氩弧焊的焊接深度有限，并且不能实现复杂结构连接面的焊接。普通的扩散焊技术只能单向加压，很难保证钛钢复杂结构连接面的完全结合。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复杂结构连接面的钛钢复合液路接管的制造方法，该方法能够实现具有复杂结构连接面的钛和钢两种金属的高强度连接。

实现本发明目的的技术方案：一种复杂结构连接面的钛钢复合液路接管的制造方法，包括以下步骤：(1)在钢毛坯件的表面添加过渡层，(2)将添加过渡层的钢毛坯件放在焊接模具内部，(3)焊接模具与钢毛坯件之间填充钛合金粉末，将焊接模具封焊，(4)将封焊好的焊接模具进行热等静压处理，(5)从焊接模具中取出热等静压处理后形成的钛钢复合液路接管毛坯件，并将钛钢复合液路接管毛坯件机械加工成钛钢复合液路接管。

本发明的效果：(1)通过在钢毛坯件的表面添加过渡层，避免了钛和钢在高温下生成成分为TiFe或TiFe₂的脆性相，提高了钛和钢之间的连接强度；利用钛合金TC4粉末的流动性实现了两种不同金属在任意复杂连接面上的充分接触；热等静压工艺在加热的同时在各个方向上对产品施加均匀的压力，将粉末的致密成形与扩散焊连接同时进行，实现了复杂连接面结构的高强度扩散焊接。(2)采用电镀或离子镀等方法将Cu、Ni、Cr、Mo或V等在不锈钢1Cr18Ni9Ti表面形成了合适的过渡层，提高了钛和钢之间的连接强度。(3)不锈钢1Cr18Ni9Ti表面采用燕尾槽结构，一方面增加了钛钢的焊接接触面积，另一方面可以形成机械锁扣，进一步提高钛钢两种金属的连接强度。

附图说明

图1为钛钢复合液路接管包套成型模块图；

图2为钛钢复合液路接管毛坯件图；

图3为钛钢复合液路接管图。

图中：1.1Cr18Ni9Ti不锈钢毛坯；2.TC4钛合金粉末；3.碳钢包套；4.包套盖；5.调整垫片；6.TC4钛合金毛坯；7.1Cr18Ni9Ti不锈钢；8.TC4钛合金；9.TC4-1Cr18Ni9Ti焊接界面。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

实施例1

如图1、2和3所示，一种复杂结构连接面的钛钢复合液路接管的制造方法，包括以下步骤：

(1)在钢毛坯件的表面添加过渡层

对钢毛坯件1Cr18Ni9Ti不锈钢1的表面进行清洗，通过电镀方法在钢毛坯件1Cr18Ni9Ti不锈钢1的表面镀上Ni过渡层。

钢毛坯件1Cr18Ni9Ti不锈钢1为两头直径大中间直径小的柱体，一端和中间部分均为圆柱体，另一端为锥形柱体，锥形的直径沿1Cr18Ni9Ti不锈钢1柱体中间部分向端部逐渐增大；1Cr18Ni9Ti不锈钢1的锥形柱体表面沿垂直于其轴线方向还均匀开有四圈燕尾槽。

选择过渡层金属的两个标准(a)过渡层金属的线膨胀系数值介于钛和钢的线膨胀系数值之间；(b)过渡层金属能够阻止钛和钢直接接触形成脆性相。

过渡层一般还可以选金属Cu、Cr、Mo或V。

镀过渡层的方法还可以为离子镀。

(2)将添加过渡层的钢毛坯件放在焊接模具内部

碳钢包套3、包套盖4和调整垫片5组成焊接模具。

对碳钢包套3进行清洗，将添加过渡层Ni的钢毛坯件1Cr18Ni9Ti不锈钢1放在碳钢包套3内，碳钢包套3为底部为实体且沿底部至顶部直径逐渐增大的中空的两层圆柱体凸台，1Cr18Ni9Ti不锈钢1的圆柱体顶部与碳钢包套3的底部接触，1Cr18Ni9Ti不锈钢1侧壁与碳钢包套3侧壁之间留有空隙。

(3)焊接模具与钢毛坯件之间填充钛合金粉末，将焊接模具封焊

在碳钢包套3与1Cr18Ni9Ti不锈钢1之间的空隙内填充TC4钛合金粉末2，在1Cr18Ni9Ti不锈钢1锥形的顶端上部依次设有调整垫片5、包套盖4，且包套盖4与碳钢包套3之间焊接，振实TC4钛合金粉末2后，对碳钢包套3进行真空处理，碳钢包套3的真空度为1×10^-3Pa，保持时间2个小时后将封焊。

(4)将封焊好的焊接模具进行热等静压处理

将封焊好的焊接模具进行热等静压处理，热等静压的参数为：温度为750℃，压力为60MPa，保温时间为4个小时。

(5)从焊接模具中取出热等静压处理后形成的钛钢复合液路接管毛坯件，并将钛钢复合液路接管毛坯件机械加工成钛钢复合液路接管。

从焊接模具中取出热等静压处理后形成的钛钢复合液路接管毛坯件，将钛钢复合液路接管毛坯件倒置后为如图2所示的钛钢复合液路接管毛坯件。如图2所示，钛钢复合液路接管毛坯件包括1Cr18Ni9Ti不锈钢毛坯1、TC4钛合金毛坯6、TC4-1Cr18Ni9Ti焊接界面9，1Cr18Ni9Ti不锈钢毛坯1外部与TC4钛合金毛坯6之间通过TC4-1Cr18Ni9Ti焊接界面9。为两头直径大中间直径小的柱体，一端和中间部分均为圆柱体，另一端为锥形柱体，锥形的直径沿1Cr18Ni9Ti不锈钢毛坯1柱体中间部分向端部逐渐增大；TC4钛合金毛坯6为顶部为沿其顶部至底部直径逐渐增大的中空的两层圆柱体凸台；燕尾槽形的TC4-1Cr18Ni9Ti焊接界面9为经热等静压处理后TC4钛合金粉末2与1Cr18Ni9Ti不锈钢毛坯件1之间形成的焊接面。

对钛钢复合液路接管毛坯件进行机械加工，机械加工方法为：以TC4-1Cr18Ni9Ti焊接界面9为基准面进行车加工或铣加工。机械加工得到如图3所示的钛钢复合液路接管，它包括1Cr18Ni9Ti不锈钢7、TC4钛合金8和TC4-1Cr18Ni9Ti焊接界面9，1Cr18Ni9Ti不锈钢7为沿顶部至底部直径逐渐增大的空心锥体，1Cr18Ni9Ti不锈钢7空心锥体下半部分外表面与底部带凸台的空心柱体TC4钛合金8内表面之间通过燕尾槽形的TC4-1Cr18Ni9Ti焊接界面9焊接。

实施例2

与实施例1的不同在于步骤(3)中的真空度为1×10^-2MPa，保持时间3个小时后将封焊；步骤(4)中的热等静压温度为850℃，压力为105MPa，保温时间为2.5个小时。

实施例3

与实施例1的不同在于步骤(3)中的真空度为4×10^-2MPa，保持时间4个小时后将封焊；步骤(4)中的热等静压温度为950℃，压力为160MPa，保温时间为1个小时。

Claims (9)

1.一种复杂结构连接面的钛钢复合液路接管的制造方法，包括以下步骤：(1)在钢毛坯件的表面添加过渡层，(2)将添加过渡层的钢毛坯件放在焊接模具内部，(3)焊接模具与钢毛坯件之间填充钛合金粉末，将焊接模具封焊，(4)将封焊好的焊接模具进行热等静压处理，(5)从焊接模具中取出热等静压处理后形成的钛钢复合液路接管毛坯件，并将钛钢复合液路接管毛坯件机械加工成钛钢复合液路接管。

2.如权利要求1所述的复杂结构连接面的钛钢复合液路接管的制造方法，其特征在于所述的选取步骤(1)和步骤(2)中的过渡层的标准为：(a)过渡层金属的线膨胀系数值介于钛和钢的线膨胀系数值之间；(b)过渡层金属能够阻止钛和钢直接接触形成脆性相。

3.如权利要求1或2所述的复杂结构连接面的钛钢复合液路接管的制造方法，其特征在于所述的过渡层可以为金属Cu、Ni、Cr、Mo或V。

4.如权利要求3所述的复杂结构连接面的钛钢复合液路接管的制造方法，其特征在于所述的添加过渡层的方法可以为电镀或离子镀。

5.如权利要求1所述的复杂结构连接面的钛钢复合液路接管的制造方法，其特征在于所述的步骤(2)中在将钢毛坯件放入焊接模具之前清洗焊接模具，

6.如权利要求1或5所述的复杂结构连接面的钛钢复合液路接管的制造方法，其特征在于所述的钢毛坯件表面带有燕尾槽。

7.如权利要求1所述的复杂结构连接面的钛钢复合液路接管的制造方法，其特征在于所述的步骤(3)中焊接模具与钢毛坯件之间填充钛合金粉末后将其振实，然后对将焊接模具抽真空，真空度为1×10^-3～4×10^-2Pa，时间保持2至4个小时后将焊接模具封焊。

8.如权利要求1所述的复杂结构连接面的钛钢复合液路接管的制造方法，其特征在于所述的步骤(4)的热等静压的参数为：温度750～950℃，压力60～160MPa，保温时间1至4个小时。

9.如权利要求1所述的复杂结构连接面的钛钢复合液路接管的制造方法，其特征在于所述的步骤(5)的机械加工方法为车加工或铣加工。

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