CN101837494A - 一种科里奥利质量流量计的真空镍基钎焊和热处理工艺 - Google Patents

一种科里奥利质量流量计的真空镍基钎焊和热处理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种科里奥利质量流量计的真空镍基钎焊和热处理工艺，其特征在于该工艺按照零件定位、零件校准、表面处理、钎料敷设、真空焊接与真空保温、冷却出炉的工艺流程完成，有效地解决常规银基手工钎焊由于测量管受热不均匀而导致科里奥利质量流量计的性能大大降低的问题。适合科里奥利质量流量计的规模化批量生产；能使科里奥利质量流量计的整体技术和精度达到一个新的水平；对低价位、高性能的国产科里奥利质量流量计的发展有非常大的帮助，为国产科里奥利质量流量计的市场主导地位奠定了坚实的基础。

Description

一种科里奥利质量流量计的真空镍基钎焊和热处理工艺
技术领域
本发明涉及一种机械零件的热处理加工工艺领域，具体涉及一种科里奥利质量流量计的真空镍基钎焊和热处理工艺。
背景技术
在CNG加气机的制造和应用中，国产的低价位、高性能的科里奥利质量流量计的诞生有着举足轻重的意义；然而，科里奥利质量流量计传统的焊接工艺造成成品率极低，变相的批量生产成本高，性能差等致命因素，一直使国产的科里奥利质量流量计得不到市场的主导地位。
随着CNG技术在中国的广乏应用和飞速发展，CNG加气机的技术和应用也在高速发展，市场需求量也越来越大；因此对作为CNG加气机的主要核心部件之一的科里奥利质量流量计需求也是如此。
由于科里奥利质量流量计的测量管是采用316L的不锈钢材料，且测量管上需要焊接线圈和磁钢固定架，用常规银基手工钎焊由于测量管受热不均匀，会使测量管产生变形，内应力不均匀；在进行后期热处理时，由于银基钎焊焊剂的原因，温度又不能太高，达不到测量管材料的有效回火温度，导致内应力不能有效消除，使科里奥利质量流量计的性能大大降低，成品率不高，成本增加，制约了科里奥利质量流量计规模化批量生产。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何提供一种科里奥利质量流量计的真空镍基钎焊和热处理工艺，有效地解决常规银基手工钎焊由于测量管受热不均匀而使科里奥利质量流量计的性能大大降低的问题。
本发明所提出的技术问题是这样解决的：
构造一种科里奥利质量流量计的真空镍基钎焊和热处理工艺，其特征在于该工艺按照零件定位、零件校准、表面处理、钎料敷设、真空焊接与真空保温、冷却出炉的工艺流程完成，具体为：
1)零件定位：先将零件用工装定位后，采用激光焊接技术将其相互粘连，达到一个相对的总体零件装配稳固性；
2)零件校准：对相互粘连好的零件进行尺寸校准；
3)表面处理：采用丙酮对需要焊接的部位进行表面处理，达到清除表面的油污，提高焊接质量的目的；
4)钎料敷设：晾干后敷设钎料，钎料采用BNi74CrSiB镍基钎料，钎料敷设好后，用电吹风将其吹干稳固；
5)真空焊接与真空保温：将准备好的零件组合，放入真空加热炉内，开始抽真空加热升温，其步骤如下：
a)首先在25分钟以内将炉内温度快速升到400℃，真空度保持在2.0×10-2pa以上，让零件内部的空气得到快速释放，
b)在20分钟以内将炉内温度由400℃升到700℃，真空度保持在2.0×10-2Pa以上，让零件内部的空气在高温下得到充分释放，
c)在20分钟以内将炉内温度由700℃升到965℃，真空度保持在2.0×10-2Pa以上，让零件内部的空气在高温下得到完全释放，
d)在965℃温区保温25分钟，真空度保持在2.0×10-2Pa以上，让零件内外的温度均匀，内部晶相结构发生变化，充分消除零件的内应力，达到真空高温热处理的目的，
e)在25分钟以内将炉内温度由965℃升到1150℃，快速升温到钎料熔化的温度，真空度保持在2.0×10-2Pa以上，
f)在1150℃温区保温5分钟，真空度保持在2.0×10-2Pa以上，让钎料充分熔化，达到零件真空镍基钎焊焊接的最佳效果；
6)冷却出炉：在真空度保持在2.0×10-2Pa以上的情况下，随炉冷却到400℃后，开快冷到常温，开炉取出零件，真空镍基钎焊和热处理工艺完毕。
本发明的有益效果为：本工艺在科里奥利质量流量计生产过程中应用后，测量管变形和内应力不均匀的情况都减到了最小，使科里奥利质量流量计的性能大大提高，成品率可达95％，总体成本降低，适合科里奥利质量流量计的规模化批量生产；能使科里奥利质量流量计的整体技术和精度达到一个新的水平；对低价位、高性能的国产科里奥利质量流量计的发展有非常大的帮助，为国产科里奥利质量流量计的市场主导地位奠定了坚实的基础。
附图说明
图1是本工艺的流程示意图
图2是真空焊接热处理温度曲线图
具体实施方式
下面对本发明做进一步的说明。
一种科里奥利质量流量计的真空镍基钎焊和热处理工艺，本工艺按照零件定位、零件校准、表面处理、钎料敷设、真空焊接与真空保温、冷却出炉的工艺流程完成，具体实施为：
1)零件定位：先将零件用工装定位后，采用激光焊接技术将其相互粘连，达到一个相对的总体零件装配稳固性；
2)零件校准：对相互粘连好的零件进行尺寸校准；
3)表面处理：采用丙酮对需要焊接的部位进行表面处理，达到清除表面的油污，提高焊接质量的目的；
4)钎料敷设：晾干后敷设钎料，钎料采用BNi74CrSiB镍基钎料，钎料敷设好后，用电吹风将其吹干稳固；
5)真空焊接与真空保温：将准备好的零件组合，放入真空加热炉内，开始抽真空加热升温，其步骤如下：
a)首先在25分钟以内将炉内温度快速升到400℃，真空度保持在2.0×10-2Pa以上，让零件内部的空气得到快速释放，
b)在20分钟以内将炉内温度由400℃升到700℃，真空度保持在2.0×10-2Pa以上，让零件内部的空气在高温下得到充分释放，
c)在20分钟以内将炉内温度由700℃升到965℃，真空度保持在2.0×10-2Pa以上，让零件内部的空气在高温下得到完全释放，
d)在965℃温区保温25分钟，真空度保持在2.0×10-2Pa以上，让零件内外的温度均匀，内部晶相结构发生变化，充分消除零件的内应力，达到真空高温热处理的目的，
e)在25分钟以内将炉内温度由965℃升到1150℃，快速升温到钎料熔化的温度，真空度保持在2.0×10-2Pa以上，
f)在1150℃温区保温5分钟，真空度保持在2.0×10-2Pa以上，让钎料充分熔化，达到零件真空镍基钎焊焊接的最佳效果；
6)冷却出炉：在真空度保持在2.0×10-2Pa以上的情况下，随炉冷却到400℃后，开快冷到常温，开炉取出零件，真空镍基钎焊和热处理工艺完毕。
BNi74CrSiB镍基钎料是一种粉状物，须用环氧类树脂与其调和成糊状，便于将钎料涂敷(敷设)稳固在需要焊接的部位。当加温到融化温度时，钎料与母材相互融合，达到焊接的目的；并且要求步骤5中a)～f)的步骤都是连续的，中间没有停顿。因为设备、仪表等的实际测量误差等原因，在实际操作过程中，加热性能好的炉子，对于步骤a)可能只需15分种就能从常温到400℃，有的可能需要20分钟，但在本发明中，步骤a)时间要求为25分钟以内，因为任何物体在空气中都是会氧化的，特别是在高温下更为快速，故这里提到的真空度要求以及时间要求，最终目的就是为了保证零件在高温下尽可能的减少氧化，其b～f)中的要求最终目的也是如此。
并且对常规工艺和本真空镍基钎焊和热处理工艺做了如下实验：其中常规工艺2组，本发明专利技术两组。
实验1，实验对象为常规工艺
实验条件：
室温：17(℃)
湿度：55(％RH)
流量系数：2.533g/s/us
水温：10(℃)
密度：998.23(g/cm3)
大气密度：1.290(g/cm3)
进口压力；0.42(MPa)
出口压力：0.41(MPa)
所依据的技术文件：JJG1038-2008
下表为实验1的实验具体情况
Figure GSA00000120080000051
Figure GSA00000120080000061
经过统计分析，流量计基本误差：-0.78％，流量计重复性；0.36％。
实验2，实验对象为常规工艺
实验条件：
室温：5(℃)
湿度：55(％RH)
流量系数；2.455g/s/us
水温：15(℃)
密度：998.23(g/cm3)
大气密度：1.290(g/cm3)
进口压力：0.42(MPa)
出口压力：0.41(MPa)
所依据的技术文件：JJG1038-2008
下表为实验2的具体情况
Figure GSA00000120080000071
经过统计分析，流量计基本误差：-1.08％流量计重复性：0.30％。
除此之外，还进行了封装测试：
封装测试1
流量系数：2.619(g/s)/us
介质：空气
室温：20℃
气压：10～19MPa
下表为封装测试1的具体实验情况：
经过统计分析：相对误差：0.41(％)重复性：0.34(％)。
封装测试2
流量系数：2.601(g/s)/us
介质：空气
室温：17℃
气压：10～20MPa
下表为封装测试2的具体实验情况
Figure GSA00000120080000082
经过统计分析，相对误差：0.57(％)重复性：0.23(％)。
实验3，实验对象为本发明技术：真空镍基钎焊和热处理工艺
实验条件为：
室温：18(℃)
湿度：55(％RH)
流量系数：2.533g/s/us
水温：17.5(℃)
密度：998.23(g/cm3)
大气密度：1.230(g/cm3)
进口压力：0.41(MPa)
出口压力：0.40(MPa)
所依据的技术文件：JJG1038-2008
下表为实验3的具体实验情况
Figure GSA00000120080000101
经过统计分析得出，流量计基本误差：0.06％流量计重复性；0.14％。
实验4
室温：19(℃)
湿度：55(％RH)
流量系数：2.533g/s/us
水温：17.5(℃)
密度：998.23(g/cm3)
大气密度：1.290(g/cm3)
进口压力：0.42(MPa)
出口压力：0.40(MPa)
所依据的技术文件：JJG1038-2008
下表为实验4的具体实验情况
Figure GSA00000120080000111
经过统计分析得出，流量计基本误差：0.09％流量计重复性；0.11％。

Claims (1)

1.一种科里奥利质量流量计的真空镍基钎焊和热处理工艺，其特征在于该工艺按照零件定位、零件校准、表面处理、钎料敷设、真空焊接与真空保温、冷却出炉的工艺流程完成，具体为：
1)零件定位：先将零件用工装定位后，采用激光焊接技术将其相互粘连，达到一个相对的总体零件装配稳固性；
2)零件校准：对相互粘连好的零件进行尺寸校准；
3)表面处理：采用丙酮对需要焊接的部位进行表面处理，达到清除表面的油污，提高焊接质量的目的；
4)钎料敷设：晾干后敷设钎料，钎料采用BNi74CrSiB镍基钎料，钎料敷设好后，用电吹风将其吹干稳固；
5)真空焊接与真空保温：将准备好的零件组合，放入真空加热炉内，开始抽真空加热升温，其步骤如下：
a)首先在25分钟以内将炉内温度快速升到400℃，真空度保持在2.0×10-2Pa以上，让零件内部的空气得到快速释放，
b)在20分钟以内将炉内温度由400℃升到700℃，真空度保持在2.0×10-2Pa以上，让零件内部的空气在高温下得到充分释放，
c)在20分钟以内将炉内温度由700℃升到965℃，真空度保持在2.0×10-2Pa以上，让零件内部的空气在高温下得到完全释放，
d)在965℃温区保温25分钟，真空度保持在2.0×10-2Pa以上，让零件内外的温度均匀，内部晶相结构发生变化，充分消除零件的内应力，达到真空高温热处理的目的，
e)在25分钟以内将炉内温度由965℃升到1150℃，快速升温到钎料熔化的温度，真空度保持在2.0×10-2Pa以上，
f)在1150℃温区保温5分钟，真空度保持在2.0×10-2Pa以上，让钎料充分熔化，达到零件真空镍基钎焊焊接的最佳效果；
6)冷却出炉：在真空度保持在2.0×10-2Pa以上的情况下，随炉冷却到400℃后，开快冷到常温，开炉取出零件，真空镍基钎焊和热处理工艺完毕。
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