CN1013253B - 异种金属管冷挤压-热扩散焊工艺 - Google Patents
异种金属管冷挤压-热扩散焊工艺Info
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Abstract
异种金属连接管冷挤压——热扩散焊工艺是机械加工领域的一种特种焊接工艺。它采用冷挤压和非真空、无保护气氛的热扩散焊接法。连接管是一种带或不带附加金属套的锥体套接结构。本工艺不需用复杂设备。操作简便安全，产品技术性能好，合格率高，成本低。本工艺用于膨胀系数不同、焊缝易生成金属间化合物的铝铜、铝不锈钢等异种金属连接管的焊接，其优越性更为明显。
Description
异种金属连接管冷挤压-热扩散焊接是机械加工领域中一种特种焊接工艺。
现有的真空扩散焊接，是在真空的条件下，在加热的同时对平整、光滑和非常清洁的两被焊金属表面施加一定压力。使之发生微观塑性流变而达到互相紧密接触。使它们的原子相互扩散而实现焊接的。（见《焊接手册》第三卷，美国焊接学会，1980;以及见“铁和钢”（日）1987，№11，P148～155页）。真空扩散焊具有焊接变形小，焊接质量高，以及能焊接各种溶化焊难于焊接的多种组合之异种金属等优点。但也有其缺点，例如：需在真空条件下同时加热和施加压力，所以设备投资大;焊接时间较长;对焊件表面的制备要求很高。
本发明的目的在于避免真空扩散焊的上述缺点，而提供一种异种金属连接管冷挤压-热扩散工艺。
本发明的目的可以通过以下措施来达到：首先进行焊接件坯料的备料，这些坯料是热膨胀系数较小的金属管（如铜管），热膨胀系数较大的金属管（如铝管）和热膨胀系数最小的附加金属套（如钢套）。将热膨胀系数较小的金属管的焊接端加工成锥体（此件以下简称金属管锥体），热膨胀系数较大的作为金属管套，热膨胀系数最小的则为附加金属套。然后把三者套接在一起，装到专用夹具
上，用普通的压力机将锥体挤入套管，使两种金属管结合面上的氧化膜通过挤压而破坏，露出活性金属表面，从而使金属管套焊接端内外表面分别与金属管锥体表面、附加金属套锥孔表面紧密压合;接着将压合在一起的连接管套接结构置于通用电炉内，在非真空、无保护性气氛的条件下加热，进行热扩散焊，利用上述三种金属之间热膨胀差异所产生的热应力来保持扩散焊所需要的焊接压力。最后将热扩散焊接后的连接管进行清洗、打压检验、喷漆即可得到异种金属连接管。
下面将结合实施例-铝铜连接管焊接，对本发明作进一步详述：
图1表示挤压前的焊接件：铜管（1）、附加钢套（2）、铝管（3）。
图2是装在专用夹具上待冷挤压的焊接件坯料剖面图。
图3表示焊接好的铝铜连接管。
图1中铜管（1）的焊接端需制成锥体，锥顶角α为7-16度，锥体小头的外径比铝管套（3）的内径大0.2-0.3毫米，锥体表面粗糙度为
。附加钢套（2）系采用碳钢或热膨胀系数小的马氏体不锈钢钢管，内壁加工成锥孔，锥顶角β为4-12度;锥孔小头直径比铝管（3）的外径大0.1-0.2毫米。此附加钢套紧箍在铝铜连接管外，经过冷挤压-热扩散焊，即可与连接管焊成一体，亦可在焊后将此钢套除去。铝管、铜管和附加钢套套接结构在专用夹具上经冷挤压压合之后，铜管挤入铝管中的长度与附加钢套的长度应大致相等，为8～20毫米，可视连接管的外径和管壁厚度而定，铝管焊接端端面比钢套端
面长出2毫米左右;冷挤压终止前的挤压力为100-200公斤力/每毫米金属管套外径;热扩散焊接温度为490℃-510℃，保温时间10～20分钟。
本发明所提供的异种金属连接管冷挤压-热扩散焊接工艺的一实施例为铝钢或防锈铝不锈钢连接管的焊接，其方法与上述工艺过程相同，金属管锥体材料则采用钢管或不锈钢管。
本发明与现有真空扩散焊相比，除具有真空扩散焊的主要优点之外，还具有真空扩散焊所缺少的下列优点：
1、所需设备比较简单、操作简便、焊接效率较高;
2、对被焊金属表面的制备要求不必如真空扩散焊时那样严格;
3、焊接工艺成本较低。
4、本工艺的应用范围广，如用于热膨胀系数不同、熔点不同、焊缝易生成金属间化合物的铝铜、铝不锈钢等异种金属连接管的焊接，其优越性更为明显。
Claims (7)
1、一种异种金属加压热扩散焊工艺，其特征是将连接管焊接件坯料组合成套接结构、在一定压力下进行冷挤压，再在一定温度下进行热扩散焊接。把备好的坯料装在专用夹具上，用普通小型压力机将热膨胀系数较小的金属管锥体挤入热膨胀系数较大的金属套管。使两者结合面上的氧化膜通过挤压而破坏，露出活性金属表面、并使金属套管焊接端内外表面分别与金属锥体表面和热膨胀系数最小的附加金属套锥孔表面紧密压合；然后将已压合在一起的连接管套套接结构置于通用电炉内。在非真空、无保护性气氛的条件下加热。进行热扩散焊。利用不同金属之间热膨胀差所产生的热应力来保持扩散焊所必需的焊接压力。
2、如权利要求1所述的异种金属管冷挤压-热扩散焊工艺，其特征在于所述的金属管锥体的锥顶角α为7-16度，锥体小头直径比金属管套内径大0.2～0.3毫米，金属管锥体表面粗糙度为
;附加金属套内锥顶角β为4-12度，锥孔小头直径比金属管套外径大0.1-0.2毫米。
3、如权利要求1所述的异种金属冷挤压-热扩散工艺，其特征在于，所述的套接结构经过在专用夹具上冷挤压之后，金属管锥体挤入金属管套内的长度与附加金属套的长度大致相等。
4、如权利要求1所述的异种金属冷挤压-热扩散焊工艺，其特征在于金属管锥体挤入金属管套的长度为8-20毫米，可视连接管的外径和壁厚而定;对于铝铜、铝不锈钢连接管挤压终止前的挤压力为100-200公斤力/每毫米金属管套外径。
5、如权利要求1所述的异种金属冷挤压-热扩散焊工艺，其特征在于对于铝铜连接管，热扩散焊的温度为490℃-510℃，保温时间为10-20分钟。
6、如权利要求1所述的异种金属管冷挤压-热扩散焊工艺，其特征在于所述的该附加金属套由热膨胀系数低的碳钢或马氏体不锈钢之类的材料制成的，可成为金属连接管的组成部分，亦可在焊后将该附加金属套去掉。
7、如权利要求1所述的异种金属管冷挤压-热扩散焊工艺，其特征在于金属管锥体亦可采用钢管或不锈钢钢管。
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