CN101653863A - 铍铝夹层结构异种金属焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种铍铝夹层结构异种金属焊接方法。该方法步骤如下：(a)先将铍合金环与一个等外径、等厚度、长度在15～20mm的铝合金环三焊接；所述的铝合金环三中含有Si重量百分比为4.5～5.8％，Al重量百分比为95.5～94.2％；或者铝合金环三中含有Mg重量百分比为5.8～6.8％，Al重量百分比为94.2～93.2％；(b)然后在上述相连的铍合金环和铝合金环三外套有与它们等长度铝合金环一；(c)最后将铝合金环一和铝合金环三的同一侧与同它们等外径、等厚度的铝合金环二焊接。本发明能够实现铍铝夹层结构异种金属的可靠焊接，其焊接接头强度能达到母材的85％以上，焊接接头拉断后无脆性断裂特征。

Description

铍铝夹层结构异种金属焊接方法
技术领域
本发明涉及异种金属连接领域，具体涉及一种铍铝夹层结构异种金属的焊接方法。
背景技术
异种金属夹层结构焊接是焊接技术领域中的重要难题，由于异种金属在物理性能、化学性能等方面的显著差异，导致其焊接过程比同种金属要复杂得多，并且夹层结构焊接温度场难以控制，焊接接头质量很难保证。
铍及铍合金在航空航天及原子能行业有着广泛不可替代的作用。如图1所示的铍铝夹层结构异种金属是正负电子对撞机束流管中存在的一种特殊结构，其在铍合金环1外套有铝合金环一2，该铍合金环1和铝合金环一2同时与另一厚铝合金环二3可靠连接。现有的焊接工艺方法很难满足将铍合金环1和套在其外的铝合金环一2同时与另一铝合金环二3高可靠性焊接，其根本原因是异种金属夹层结构温度场很难控制，导致焊接过程不稳定，不能形成良好的焊缝。如果能控制夹层架构焊接温度场，则形成可靠焊接接头将成为可能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够使铍合金、铝合金夹层结构同时与另一铝合金高可靠连接的铍铝夹层结构异种金属焊接方法。
实现本发明目的技术方案：一种铍铝夹层结构异种金属焊接方法，其在铍合金环外套有铝合金环一，该铍合金环及其外的铝合金环一同时与另外一个等外径、等厚度的铝合金环二焊接；该焊接方法具体步骤如下：
(a)先将铍合金环与一个等外径、等厚度、长度在15～20mm的铝合金环三焊接；所述的铝合金环三中含有Si重量百分比为4.5～5.8％，Al重量百分比为95.5～94.2％；或者铝合金环三中含有Mg重量百分比为5.8～6.8％，Al重量百分比为94.2～93.2％；
(b)然后在上述相连的铍合金环和铝合金环三外套有与它们等长度铝合金环一；
(c)最后将铝合金环一和铝合金环三的同一侧与同它们等外径、等厚度的铝合金环二焊接。
如上所述的一种铍铝夹层结构异种金属焊接方法，其步骤(a)～(c)所采用的焊接方法为熔焊或高能电子束焊接。
如上所述的一种铍铝夹层结构异种金属焊接方法，其所述的铍合金环或铝合金环一的厚度在1～2mm；所述的铝合金环二的厚度在2～4mm。
本发明的效果在于：本发明所述的铍铝夹层结构异种金属焊接方法，主要采用了一种与被焊铍合金环等直径、等厚度的工艺铝合金环，这种铝合金环与铍合金环具有良好的焊接性，可将它与铍合金环先焊接起来，然后再套上外层铝合金环，最后与另一侧的铝合金环进行焊接，这样进行的是同种材料夹层结构焊接，有效避免了异种金属夹层结构焊接温度场难以控制问题，为获得良好焊接接头打下了基础。本发明采用铝合金工艺环实现铍铝夹层结构异种金属的可靠焊接，其焊接接头强度能达到母材的85％以上，焊接接头拉断后无脆性断裂特征。
附图说明
图1为铍铝夹层结构异种金属结构示意图；
图2为本发明所述的铍铝夹层结构异种金属焊接结构示意图；
图中：1.铍合金环；2.铝合金环一；3.铝合金环二；4.铝合金环三。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明所述的铍铝夹层结构异种金属焊接方法作进一步描述。
实施例1
铍铝夹层结构异种金属结构如图2所示，其焊接方法按如下步骤进行：
(a)先将1.5mm厚的铍合金环1与同其等外径、厚度1.5mm、长度20mm的工艺铝合金环三4焊接；工艺铝合金环4成分重量百分比为：Si 4.5％，余量为Al。
(b)然后在相连的铝合金环三4和铍合金环1外紧密套上同它们等长度的1.5mm厚的铝合金环一2。
(c)最后将铝合金环一2和铝合金环三4的一侧同时与其等外径、3mm厚的铝合金环二3焊接。
上述步骤(a)～(c)焊接均采用熔焊(钨极氩弧焊)。
试验表明，铍铝夹层结构异种金属焊接接头强度系数大于0.85，夹层焊缝熔合良好。
实施例2
铍铝夹层结构异种金属结构如图2所示，其焊接方法按如下步骤进行：
(a)先将1mm厚的铍合金环1与其等外径、1mm厚、长度在15mm的工艺铝合金环三4焊接；工艺铝合金环4成分重量百分比为：Si 5.8％，余量为Al。
(b)然后在相连的铝合金环三4和铍合金环1外套上同它们等长度的1mm厚的铝合金环一2。
(c)最后将铝合金环一2和铝合金环三4的一侧同时与其等外径、2mm厚的铝合金环二3焊接。
上述步骤(a)～(c)焊接均采用高能电子束焊焊接。
试验表明，铍铝夹层结构异种金属焊接接头强度系数大于0.90，夹层焊缝熔合良好。
实施例3
铍铝夹层结构异种金属结构如图2所示，其焊接方法按如下步骤进行：
(a)先将2mm厚的铍合金环1与其等外径、2mm厚、长度在18mm的工艺铝合金环三4焊接；工艺铝合金环4成分重量百分比为：Mg 5.8％，余量为Al。
(b)然后在相连的铝合金环三4和铍合金环1外套上同它们等长度的2mm厚的铝合金环一2；
(c)最后将铝合金环一2和铝合金环三4的一侧同时与其等外径、4mm厚的铝合金环二3焊接。
上述步骤(a)～(c)焊接均采用高能电子束焊焊接。
试验表明，铍铝夹层结构异种金属焊接接头强度系数大于0.90，夹层焊缝熔合良好。
实施例4
铍铝夹层结构异种金属结构如图2所示，其焊接方法按如下步骤进行：
(a)先将1mm厚的铍合金环1与其等外径、1mm厚、长度在16mm的工艺铝合金环三4焊接；工艺铝合金环4成分重量百分比为：Mg 6.8％，余量为Al。
(b)然后在相连的铝合金环三4和铍合金环1外套上同它们等长度的1.5mm厚的铝合金环一2；
(c)最后将铝合金环一2和铝合金环三4的一侧同时与其等外径、2.5mm厚的铝合金环二3焊接。
上述步骤(a)～(c)焊接均采用熔焊(钨极氩弧焊TIG)。
试验表明，铍铝夹层结构异种金属焊接接头强度系数大于0.85，夹层焊缝熔合良好。
本发明还能适用于具有类似铍铝夹层结构的异种金属板材焊接。
本发明采用工艺铝合金环实现铍铝夹层结构异种金属的可靠焊接，该工艺铝合金环4，其外径和厚度与铍合金环相同，长度为15～20mm，铝合金环三4的成分重量百分比为：Si 4.5％～5.8％，余量为Al；或者铝合金环三4的成分重量百分比为：Mg 5.8％～6.8％，余量为Al。通过试验发现本发明所采用的铝合金环4与铍合金具有良好的冶金相容性，不会形成脆性相，可将它与铍合金环先焊接起来，然后再套上外层铝合金环，最后与另一侧的铝合金环进行焊接，这样进行的是同种材料夹层结构焊接。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。倘若这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (3)

1.一种铍铝夹层结构异种金属焊接方法，其在铍合金环(1)外套有铝合金环一(2)，该铍合金环(1)及其外的铝合金环一(2)同时与另外一个等外径、等厚度的铝合金环二(3)焊接，其特征在于：该焊接方法具体步骤如下：
(a)先将铍合金环(1)与一个等外径、等厚度、长度在15～20mm的铝合金环三(4)焊接；所述的铝合金环三(4)中含有Si重量百分比为4.5～5.8％，Al重量百分比为95.5～94.2％；或者铝合金环三(4)中含有Mg重量百分比为5.8～6.8％，Al重量百分比为94.2～93.2％；
(b)然后在上述相连的铍合金环(1)和铝合金环三(4)外套有与它们等长度铝合金环一(2)；
(c)最后将铝合金环一(2)和铝合金环三(4)的同一侧与同它们等外径、等厚度的铝合金环二(3)焊接。
2.根据权利要求1所述的一种铍铝夹层结构异种金属焊接方法，其特征在于：步骤(a)～(c)所采用的焊接方法为熔焊或高能电子束焊接。
3.根据权利要求2所述的一种铍铝夹层结构异种金属焊接方法，其特征在于：所述的铍合金环(1)或铝合金环一(2)的厚度在1～2mm；所述的铝合金环二(3)的厚度在2～4mm。
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