CN103143809A - 一种同时焊接多条焊缝的方法和焊接辅助工具 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种同时焊接多条焊缝的方法，包括：步骤一，焊接前处理；步骤二，焊接零件组装；步骤三，构建氩气氛围：分别向焊接零件的焊接侧和渗透侧通氩气，在两侧均构建氩气氛围；步骤四，预热；步骤五，加热并均温：加热至超过焊接温度后，等待一段可以使热量在焊接零件内部传递均匀并且温度降回至焊接温度的时间；步骤六，焊接：分别对所述多条焊缝加入焊料进行焊接；步骤七，降温：所有焊缝焊接完毕后停止通氩气，将焊接好的部件投入到冷水中急冷去除氧化物；步骤八，焊接后处理。本发明还提供一种实现上述同时焊接多条焊缝的方法的焊接辅助工具，包括安装在焊接零件焊接侧的焊接侧气体罩和安装在焊接零件渗透侧的渗透侧气体罩。
Description
技术领域
本发明涉及一种焊接方法，尤其涉及一种同时焊接多条焊缝的方法。本发明还涉及一种实现上述同时焊接多条焊缝的方法的焊接辅助工具。
背景技术
在焊接工作中，由于焊接零件的各种特殊结构，经常会遇到需要对距离较近的多条焊缝进行焊接的情况，由于焊接处距离较近，在焊接下一处焊缝时，先焊接好的焊缝会受热熔化，从而影响焊缝的质量甚至于使焊接失效。同时，由于一些特殊的用途，有时需要焊接后的零件有较好的耐高低温冲击的能力。
例如镀膜机冷阱的接头处，由于结构特殊需要对三处比较接近的焊缝进行焊接。如图1和图2所示，在冷阱接头处需要将两根互相平行的冷媒管道焊接固定。具体的固定方法是将两根冷媒管道101同时穿过一贯通的不锈钢圆筒体102，在圆筒体102上部开口处加盖一个开双孔的圆铜片103，两根冷媒管道101分别从圆铜片的两个开孔处104穿出圆筒体102外，在所述不锈钢圆筒体102外安装调节螺母105。然后将两根冷媒管道101分别与铜片开孔处104焊接固定，并将铜片103的外圆与不锈钢圆筒体102的内圆焊接固定。冷阱在使用时，不锈钢圆筒体102内部为真空环境，外部为大气侧，因此铜片103起到密封的作用。如果焊接处发生渗漏，将会直接导致真空环境被污染从而使得镀膜失败，带来严重的经济损失。并且冷媒管道中的冷媒，工作时最低温度可超过-140℃，高温时可达到+50℃。因此冷阱接头的焊缝需要耐-140℃—+50℃的高低温的反复冲击，需要有较高的焊接质量。在现有的焊接方法中，分三次对上述接头进行焊接：（1）焊接第一根冷媒管道与铜片；（2）焊接第二根冷媒管道和铜片；（3）焊接铜片与不锈钢圆筒体。上述三次焊接无论次序如何调换，由于焊接处距离较近，在焊接下一处焊缝时，先焊接好的焊缝都会受热熔化，从而影响焊缝的质量甚至于使焊接失效。
在焊接过程中，现有的焊接方法对焊接的有效进展不能把握，由于焊接中不能停下来检查，只能凭感觉，往往冷却后才发现焊料加的不够未能有效成型，或者加的过量造成浪费。在对焊接最终结果的判断上，由于冷阱接头内部结构的原因，不能很仔细的观察及做好相关影像记录，因此对焊接有效成型的判断缺乏直观的依据。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种同时焊接多条焊缝的方法，通过一次加热，能同时有效解决距离较近的多处焊接，避免先后焊接时互相干扰的问题，并能提高焊接的成型效果和质量。本发明还提供一种实现上述同时焊接多条焊缝的方法的焊接辅助工具。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案在于：
本发明提供一种同时焊接多条焊缝的方法，包括以下步骤：
步骤一，焊接前处理；
步骤二，焊接零件组装；
步骤三，构建氩气氛围：分别向焊接零件的焊接侧和渗透侧通氩气，在两侧均构建氩气氛围；
步骤四，预热；
步骤五，加热并均温：加热至超过焊接温度后，等待一段可以使热量在焊接零件内部传递均匀并且温度降回至焊接温度的时间；
步骤六，焊接：分别对所述多条焊缝加入焊料进行焊接；
步骤七，降温：所有焊缝焊接完毕后停止通氩气，将焊接好的部件投入到冷水中急冷去除氧化物；
步骤八，焊接后处理。
在另一优选例中，所述的焊接零件为冷阱接头，组装步骤为将两根互相平行的冷媒管道穿过同一贯通的不锈钢圆筒体，在所述圆筒体上部开口处加盖一个开双孔的圆铜片，两根冷媒管道分别从所述圆铜片的两个开孔处穿出圆筒体外，在所述不锈钢圆筒体外安装调节螺母。
在另一优选例中，所述的构建氩气氛围步骤为将所述不锈钢圆筒体的下部开口处封闭，向不锈钢圆筒体内部通入氩气；将不锈钢圆筒体与圆铜片的接触处周围罩住，只留上部开口以便焊接，向不锈钢圆筒体与圆铜片的接触处通入氩气。
在另一优选例中，不锈钢圆筒体内部通氩气的速度为9L/M～11L/M；不锈钢圆筒体与圆铜片的接触处通氩气的速度为9L/M～11L/M。
在另一优选例中，所述预热步骤为将焊接处及邻区均匀预热至500℃～600℃。
在另一优选例中，加热并均温步骤中所述的焊接温度为750℃～850℃。
在另一优选例中，焊接步骤为分别对两根冷媒管道与所穿过的圆铜片开孔处之间的缝隙、圆铜片的外圆与不锈钢圆筒体的内圆之间的缝隙加入焊料进行焊接。
在另一优选例中，所述焊料为银焊丝，加入的银焊丝的量由下述公式确定：
L焊丝=（S△外焊缝d外焊缝+S△内焊缝d内焊缝）/3.14r焊丝 2，
L焊丝为填加焊丝的长度、r焊丝为所用焊丝的横截面半径、d外焊缝为焊接侧所形成的外焊缝的周长、d内焊缝为渗透侧所形成的内焊缝的周长、S△外焊缝为外焊缝的横截面积、S△内焊缝为内焊缝的横截面积。
在另一优选例中，所述两根冷媒管道分别与所穿过的圆铜片的开孔处之间的间隙为0.05mm～0.1mm，所述圆铜片的外圆与所述不锈钢圆管的内圆之间的间隙为0.05mm～0.1mm。
在另一优选例中，在所述圆铜片上外焊缝和内焊缝的位置处均设置倒角。
在另一优选例中，在所述圆铜片上设置围绕着所述的开孔处的环形凹槽。
在另一优选例中，所述的焊接后处理包括清洗步骤、氦检漏步骤和焊接效果检测步骤，所述的焊接效果检测步骤包括使用内窥镜观察渗透侧的内焊缝处是否形成无间断的渗透环。
在另一优选例中，所述的焊接前处理包括对需要进行焊接的零件进行清洗，将各零部件放入加有金属表面除锈剂的清洗液中，加热进行超声波清洗，然后用清水冲洗，取出后用气流吹干。
本发明还提供一种实现上述的同时焊接多条焊缝的方法的焊接辅助工具，包括安装在焊接零件焊接侧的焊接侧气体罩和安装在焊接零件渗透侧的渗透侧气体罩。
在另一优选例中，所述焊接零件为冷阱接头，所述的焊接侧气体罩安装在冷阱接头中不锈钢圆筒体与圆铜片的接触处周围，所述的焊接侧气体罩包括一个上下开口的圆筒，所述圆筒侧壁上开有若干通气孔，圆筒外围设有环状气体通道，环状气体通道上设有与所述通气孔数量相等的气体分布管，气体分布管一端连通所述环状气体通道，另一端连通所述通气孔，所述环状气体通道上还设有进气管；
所述的渗透侧气体罩安装在冷阱接头中不锈钢圆筒体的下部开口处，所述的渗透侧气体罩包括第一夹板和第二夹板，所述第一夹板与第二夹板活动连接，连接处设有供所述两根互相平行的冷媒管道穿过的两个开孔，所述的渗透侧气体罩还包括通气管，所述的渗透侧气体罩上表面设有气体通孔，所述通气管与所述气体通孔相连通。
在另一优选例中，所述焊接侧气体罩上的若干通气孔呈圆环状均匀分布在圆筒侧壁上。
在另一优选例中，所述通气孔在侧壁上的位置设置在侧壁高度的1/4～1/3处。
在另一优选例中，所述通气孔的数量为6～10个。
在另一优选例中，所述通气孔的数量为8个。
在另一优选例中，所述的第一夹板和第二夹板通过螺栓连接，所述螺栓的螺头露出在所述第二夹板的侧壁外。
在另一优选例中，所述的螺头上设置有手柄。
在另一优选例中，所述的通气管设置在渗透侧气体罩上与所述的螺头相对一侧的侧壁上。
在另一优选例中，还包括设置在所述的焊接侧气体罩底部的用来调整焊接侧气体罩的位置的调整环，所述调整环为圆环形不锈钢片，所述调整环的外径大于所述焊接侧气体罩中圆筒的外径，所述调整环的内径小于所述圆筒的内径，所述调整环的内径一侧设有内侧壁，所述内侧壁上设有防止所述圆筒径向晃动的支脚。
在另一优选例中，所述的支脚的数量为3个。
本发明提供的同时焊接多条焊缝的方法和焊接辅助工具，可以有效解决距离较近的多条焊缝先后焊接时彼此互相干扰的问题。例如可以有效解决冷阱接头中，两根铜管插入开双孔的圆铜片焊接时，圆铜片外圆又同时与另一不锈钢大管内圆焊接时彼此互相干扰的问题。本发明的有益效果包括：
1、利用氩气氛围的保温和均温作用，使得多处焊接可以在一次加热后同时完成，解决了现有技术中多处焊接先后焊接时互相影响的技术问题，提高了焊接成功率和生产效率；
2、通过对填加焊料的量的控制，可实现焊料的有效渗透。在焊接侧和渗透侧均形成连续不间断的焊缝，提高了焊接的质量和焊接处的密封性和耐高低温冲击的性能；
3、利用内窥镜和简单有效的判断方法对焊料渗透的有效性进行检测，提高了检测的质量和效率；
4、利用焊接辅助工具，在焊接零件的焊接侧和渗透侧均能形成高浓度的氩气氛围。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是冷阱接头的结构示意图；
图2是冷阱接头的剖面示意图；
图3是冷阱接头中焊接侧与渗透侧的局部放大图；
图4是焊接侧气体罩的结构示意图；
图5是焊接侧气体罩的侧面视图；
图6是沿图5中A-A线的剖面图；
图7是渗透侧气体罩的结构示意图；
图8是调整环的结构示意图；
图9是安装好的焊接辅助工具的结构示意图；
图10是安装好的焊接辅助工具侧面的视图；
图11是沿图10中A-A线的剖面图；
图12是本发明的焊接方法的流程图。
图中：
101：冷媒管道、102：不锈钢圆筒体、103：圆铜片、104：开孔处、105调节螺母、106：倒角、107：凹槽；
200：焊接侧气体罩、201：圆筒、202：通气孔、203：环状气体通道、204：气体分布管、205：进气管；
300：渗透侧气体罩、301：第一夹板、302第二夹板、303：开孔、304：通气管、305：气体通孔、306：螺栓、307：螺头、308：手柄；
400：调整环、401：内侧壁、402：支脚；
M：两焊接部件的外部交接处、N：两焊接部件的内部交接处。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明进一步详细说明：
本发明提供的一种同时焊接多条焊缝的方法，包括以下步骤：
步骤一，焊接前处理；
步骤二，焊接零件组装；
步骤三，构建氩气氛围：分别向焊接零件的焊接侧和渗透侧通氩气，在两侧均构建氩气氛围；
步骤四，预热；
步骤五，加热并均温：加热至超过焊接温度后，等待一段可以使热量在焊接零件内部传递均匀并且温度降回至焊接温度的时间；
步骤六，焊接：分别对所述多条焊缝加入焊料进行焊接；
步骤七，降温：所有焊缝焊接完毕后停止通氩气，将焊接好的部件投入到冷水中急冷去除氧化物；
步骤八，焊接后处理。
以镀膜机冷阱接头的焊接为实施例对上述焊接步骤进行详细说明。真空镀膜机若采用以扩散泵为主抽泵的抽气机组，在扩散泵接口上通常会连接冷阱，然后连接高真空阀，再与镀膜真空室连接。冷阱的作用是将扩散泵逆扩散到镀膜真空室方向的油蒸汽强制冷凝成油滴流回扩散泵，防止“返油”，从而避免污染镀膜真空室。同时冷阱也可以加快抽速、提高真空度，冷阱通过其表面的低温冷凝效应，迅速捕集真空系统的残余气体。从而大大缩短抽真空的时间，并获得洁净的真空环境。镀膜机冷阱接头是指连接冷阱在真空室内部和外部这两部分的接头。焊接处位于真空室外部，焊接起到封闭真空室内部空间，使之与外部空气相隔离的作用。由于冷阱接头各焊接零部件之间是插入关系，而且涉及到异种金属之间的焊接，选择向焊接部件之间的空隙内加入焊料进行钎焊的方式最为合适。钎焊时，液态焊料是靠毛细作用在焊件间隙内流动的，液态焊料对钎焊金属的润湿性越好，则毛细作用越强，填缝会更充分。
焊料和焊件的金属成分对焊料的润湿性有着很大的影响，因此在选择焊料时，要充分考虑焊件的金属成分。由于冷媒管道和圆铜片的材质为铜，所以冷阱接头的焊接涉及到铜与铜之间的同种金属焊接和铜与不锈钢之间的异种金属焊接，本实施例优选银焊料进行钎焊，首先银焊料溶化后对铜和不锈钢的润湿性较好；其次银焊料的熔点低于铜和不锈钢，银焊料在640℃～936℃时即会熔化，而铜的熔化温度在1080℃左右，不锈钢的熔点一般在1300℃以上。
焊接时，先对需要进行焊接的零部件进行清洗，金属表面的氧化物及油污等杂质会阻碍焊料与焊件金属的接触，使液态焊料聚成球状而很难铺展，因此，钎焊时必须保证焊件金属接头处表面清洁。将各零部件放入加有金属表面除锈剂的清洗液中，加热进行超声波清洗，然后用清水冲洗，取出后用气流吹干待用。
将清洗好的各零部件进行组装，如图1和图2所示，将两根冷媒管道101同时穿过一贯通的不锈钢圆筒体102，在圆筒体102上部开口处加盖一个开双孔的圆铜片103，两根冷媒管道101分别从圆铜片的两个开孔处104穿出圆筒体102外，在所述不锈钢圆筒体102外安装调节螺母105。安装的同时对各部件之间的间隙进行测量，要保证两根冷媒管道101分别与所穿过的圆铜片的开孔处104之间的间隙为0.05mm～0.1mm，所述圆铜片103的外圆与所述不锈钢圆管102的内圆之间的间隙为0.05mm～0.1mm。间隙过大或过小，焊接时都会影响焊料的毛细作用，从而影响焊料的有效渗透，如果测量后发现各零部件之间的间隙不满足上述要求，需要进行更换。在所述圆铜片103上设置围绕着所述开孔处104的环形凹槽109。加热焊接时，冷媒管道和圆铜片会受热膨胀，由于圆铜片的外圆被不锈钢圆筒体抵住而无法向外膨胀，因此膨胀会使得冷媒管道与圆铜片开口处之间的间隙、圆铜片与不锈钢圆筒体之间的间隙变窄而影响焊料的毛细作用。在围绕着开孔处104的周围设置一圈环形凹槽109以后，上述膨胀会作用到凹槽109上使凹槽109变窄，从而避免影响到焊件之间的毛细作用。安装完成后对各需要焊接的零部件进行擦拭，去除安装过程中的二次污物，如颗粒物、灰尘等。
利用焊接辅助工具，在安装好的冷阱接头的焊接侧和渗透侧构建氩气氛围。渗透侧位于不锈钢圆筒体102的内部，将所述不锈钢圆筒体102的下部开口处封闭，向不锈钢圆筒体102内部通入氩气，氩气的通入速度为9L/M～11L/M。由于此时不锈钢圆筒体102的上下部开口都被封闭，因此在圆筒体102内部有一定的密封性，气体逸出速度慢，通入的氩气首先将圆筒体102内部的空气赶出圆筒体102外，随后逐渐在圆筒体102内部形成高浓度的氩气氛围。因此焊接之前要保证通入的氩气已经将圆筒体102内部的空气完全赶出。充满氩气后，不锈钢圆筒体102内部可以维持2kN/m2的压力及1.8kg/m3的氩气浓度（据伯努利方程推出）；焊接侧位于不锈钢圆筒体102的上部开口处，将不锈钢圆筒体与圆铜片的接触处周围罩住，只留上部开口以利焊接操作，向不锈钢圆筒体与圆铜片的接触处通入氩气，气流速为9L/M～11L/M，由于氩气充满焊接处周围的空间后将从顶部开口处溢出，氩气压力及浓度略低于不锈钢圆筒体102内部。不过由于焊接处周围被罩住，气体流动的空间较小，因此也能保证焊接处周围处于高浓度氩气氛围内。在构建氩气氛围这一步骤中，由于开始时氩气要先将空气排出，排空时氩气可适当放大，待空气排净之后，大约1—2分钟，再将通气速度调到适合的范围内，以保持氩气的浓度。
构建完氩气氛围后，对焊接处预热，打开焊枪，对三处焊接部位及临区均匀预热至500℃～600℃。低温预热可使加热速度提高，且能保证焊件受热的均匀性较好。
由于焊接时，焊接温度对焊料的润湿性的影响也非常显著，温度的升高，可明显地改善润湿性，一般情况下可以认为哪里能达到焊接温度，熔化的焊料即渗到哪里。所以为了使焊接时焊料能有效渗透，首先需要达到焊接温度，其次要保证温度的均匀性；然而温度过高，湿润性太好，反而会造成焊料的流失，还会过火而产生溶蚀现象。因此，在钎焊过程中，控制温度的过程很重要。本发明中，为了要达到焊接温度，同时保证温度的均匀性，增加了均温的步骤，具体过程是加热至超过焊接温度后，等待一段可以使热量在焊接零件内部传递均匀并且温度降回至焊接温度的时间，这个时间根据具体的加热温度和焊接零件的体积和材质等影响热量传递的因素来确定。在冷阱接头的焊接中，在对焊件预热后，继续加热到稍微超过焊接温度。银钎焊时焊接温度一般为750℃～850℃，所以加热到稍微超过850℃，然后稍等待一段时间，这个时间维持在8s～12s为宜，时间过短起不到均温的作用，时间过长会散去过多热量而使焊接时温度偏低。经过均温后，温度已经满足焊接的条件，此时立即加入焊料进行焊接。由于本发明的目的，是要在一次加热过程中，完成三处焊接，所以要分别对第一根冷媒管道与所穿过的圆铜片开孔处之间的缝隙、第二根冷媒管道与所穿过的圆铜片开孔处之间的缝隙、圆铜片103的外圆与不锈钢圆筒体102的内圆之间的缝隙加入焊料进行焊接。在此过程中，圆筒体102内部的高浓度氩气对焊接部位和渗透部位起到了保温隔氧的作用，防止温度降低过快而使得三处焊接来不及全部完成及氧化反应造成的偏流以致焊缝不能形成均匀连续的一环渗透焊缝。本实施例通过焊接处周围和不锈钢圆筒体102内部的高浓度氩气氛围与焊接辅助工具的配合，利用氩气氛围的阻氧保温作用，使得三处焊接可以在一次加热后同时完成，解决了现有技术中三处焊接点先后焊接时互相影响和焊接侧焊缝氧化物集聚及渗透侧镕化焊料偏流引起的不能有效成型等技术问题，提高了焊接成功率和生产效率。
由于冷阱接头处于冷阱在真空室内部和外部这两部分的连接处，覆盖在不锈钢圆筒体上部开口处的圆铜片起到隔离真空环境与大气环境的作用，因此需要焊接部位有较强的密封性。并且冷媒管道中的冷媒，工作时最低温度可超过-140℃，高温时可达到+50℃。因此冷阱接头的焊缝需要耐-140℃—+50℃的高低温的反复冲击，需要有较高的焊接质量。本发明为了提高焊接的质量和强度，在三处焊接一次完成的同时，还能使三处焊接均达到单面焊双面成型的效果。如图3所示，单面焊双面成型是指对相互插入的两焊接部件进行焊接时，向两焊接部件的外部交接处M处填加焊料，焊料熔化后通过两焊接部件插入部分之间的间隙渗透到两焊接部件的内部交接处N处，并在M处和N处都形成焊缝。两部件的外部交接侧为焊接侧，在此侧形成的焊缝为外焊缝；内部交接侧为渗透侧，在此侧形成的焊缝为内焊缝。
本实施例通过满足下述两个条件达到上述单面焊双面成型效果，首先，控制温度。如前所述，焊料的渗透是受焊接温度影响的，焊接温度必须达到750℃～850℃，并且焊接处和渗透处温度均匀是焊料能够有效渗透的前提条件。本实施例加热到超过焊接温度后，通过均温步骤和氩气的保温作用使温度均匀。其次，控制填加焊料的量。焊料的量如果填加的过多会产出过度渗透，浪费材料；如果填加太少则焊料的量不足以在渗透侧形成内焊缝，不能产生有效渗透。而焊接时，渗透侧是封闭的，无法实时观测到内焊缝的形成情况，因此只能通过其他方式对填加焊料的量进行控制。本实施例中，填加焊料的量是根据形成的外焊缝和内焊缝的体积计算得出的。在两焊接部件互相插入时，相互重叠的部分比较短，并且焊件之间的间隙较小，在这种情况下，焊接后在两部件的间隙内停留的焊料的量相对于形成焊缝的焊料的量，是可以忽略不计的。在冷阱接头中，两根冷媒管道101与所穿过的圆铜片开孔处104之间的重叠部分、圆铜片的外圆与不锈钢圆筒体的内圆之间的重叠部分都比较短，因此在两根冷媒管道101与所穿过的圆铜片开孔处104之间的缝隙处、圆铜片的外圆与不锈钢圆筒体的内圆之间的缝隙处所停留的焊料的量可以忽略不计。所以填加焊料的总体积等于在焊接侧形成的外焊缝的体积和在渗透侧形成的内焊缝的体积之和。下面以第一根冷媒管道与圆铜片开孔处之间的焊接处为例，阐述焊料的量的计算方法。
本实施例中焊接时填加的焊料为银焊丝，所述银焊丝的体积为：
V焊丝=L焊丝S焊丝
其中：
L焊丝为所填加的银焊丝的长度；
S焊丝为所用焊丝的横截面积。S焊丝=3.14r焊丝 2
其中：
r焊丝为所用焊丝的横截面半径。所以：
V焊丝=3.14L焊丝r焊丝 2
外焊缝的体积为：
V外焊缝=S△外焊缝d外焊缝
其中：
S△外焊缝为外焊缝的横截面积，由于在所述圆铜片上外焊缝和内焊缝的位置处均设置倒角，可以使焊料在倒角的部位堆积从而防止焊料沿着冷媒管道外壁过度渗透。焊接产生的焊缝为角焊缝,所以外焊缝和内焊缝的横截面积可以套用三角形的面积公式约算出来，虽然焊缝成型面略有弧度,但用三角形面积公式作近似计算时误差可以忽略；
d外焊缝为外焊缝的周长，在计算时d外焊缝可以取冷媒管道的外径的周长。
内焊缝的体积为：
V内焊缝=S△内焊缝d内焊缝
其中：
S△内焊缝为内焊缝的横截面积，内焊缝的横截面积也可以套用三角形的面积公式约算出来；
d内焊缝为内焊缝的周长。在此例中，由于冷媒管道的粗细比较均匀，外焊缝和内焊缝的周长计算时均可以取冷媒管道的外径的周长。
填加焊丝的体积等于外焊缝的体积与内焊缝的体积之和：
V焊丝=V外焊缝+V内焊缝
既：
3.14L焊丝r焊丝 2=S△外焊缝d外焊缝+S△内焊缝d内焊缝
L焊丝=（S△外焊缝d外焊缝+S△内焊缝d内焊缝）/3.14r焊丝 2
由于焊接前可以根据焊接零件和倒角的尺寸对外焊缝和内焊缝成型的长宽范围进行预设，所以外焊缝和内焊缝的横截面积可以根据预设的值求得。因此通过上式可计算出需要填加的焊丝的长度，在焊接时，当焊丝消耗到该长度时，说明填加量刚好可以形成双面焊缝了，此时停止填加焊丝。
焊接结束后，进行降温步骤。所有焊缝焊接完毕后停止通氩气，将焊接好的冷阱接头投入到冷水中急冷去除氧化物。最后对焊接完成的冷阱接头进行焊接后处理。后处理包括清洗步骤、氦检漏步骤和焊接效果检测步骤。清洗步骤主要是用超生波清洗配现场除锈剂对焊接好的冷阱接头进行清洗。氦检漏步骤是用氦检仪对焊接处的密闭性进行检测。由于冷阱在使用时，不锈钢圆筒体102内部为真空环境，外部为大气侧，因此铜片103起到密封的作用。如果焊接处发生渗漏，将会直接导致镀膜环境被污染从而使得镀膜失败，带来严重的经济损失。所以要对焊接处是否渗漏进行严格的检测。
所述的焊接效果检测步骤包括对外焊缝和内焊缝的检测，对外焊缝主要是观察成型是否自然均匀。对于内焊缝，由于焊接好的冷阱接头中渗透侧处于不锈钢圆筒体102的内部，很难用肉眼观察到内焊缝的情况。本实施例中使用内窥镜来观察渗透侧的内焊缝的成型情况，判断的标准是是否形成无间断的渗透环。如果通过内窥镜可以看到内焊缝为薄薄的无间断的一环，则说明焊料渗透成功；如果内焊缝为断续的，或者见不到内焊缝，则说明焊料渗透未成功，焊接处还有未密封的可能性，需要重新焊接。
本发明还提供一种在上述焊接方法中，辅助构建氩气氛围的焊接辅助工具。包括安装在焊接零件焊接侧的焊接侧气体罩200和安装在焊接零件渗透侧的渗透侧气体罩300。
本实施例中，所述焊接零件为冷阱接头，所述的焊接侧气体罩安装在冷阱接头中不锈钢圆筒体与圆铜片的接触处周围。如图4—图6所示，其中所述的焊接侧气体罩200包括一个上下开口的圆筒201，所述圆筒201侧壁上开有若干通气孔202，圆筒201外围设有环状气体通道203，环状气体通道203上设有与所述通气孔202数量相等的气体分布管204，气体分布管204一端连通所述环状气体通道203，另一端连通所述通气孔202。所述的若干通气孔202呈圆环状均匀分布在圆筒201的侧壁上。通气孔202在圆筒201侧壁上的位置设置在侧壁高度的1/4～1/3处，通气孔设置在偏低的位置是为了防止进入的氩气由于离圆筒201上部开口比较接近，直接从上部开口逸出而无法在焊接处附近形成高浓度的氩气氛围，从而无法起到保温作用。安装时将圆筒201设有通气孔202的一侧开口向下，罩在冷阱接头中不锈钢圆筒体102的外部，圆筒201的下部刚好放置在用于固紧所述不锈钢圆筒体102的调节螺母105的上表面，因此调节螺母105将圆筒201的下部开口封闭。用调节螺母将焊接侧气体罩200调整至略高于焊缝高度。所述环状气体通道203上还设有进气管205，使用时，通过进气管205通入氩气，氩气首先进入环状气体通道203中，然后通过气体分布管204后从通气孔202进入圆筒201内部，分布在冷阱接头上的焊接处周围。所述通气孔202的数量以6～10个为宜。通气孔202过多，氩气流通速度过快，焊接时散热过快；通气孔202过少，氩气进入圆筒内的速度过慢，无法在焊接处附近形成高浓度的氩气氛围。优选地，通气孔202的数量为8个。
如图7所示，所述的渗透侧气体罩300为板状夹具，包括第一夹板301和第二夹板302，所述第一夹板301与第二夹板302活动连接，连接处设有供所述两根互相平行的冷媒管道101穿过的两个开孔303。优选地，第一夹板301和第二夹板302通过螺栓306连接，螺栓306穿过第二夹板302侧壁并插入到第一夹板301的侧壁中，并且螺栓的螺头307露出在所述所述第二夹板302的侧壁外。螺头307上设置有手柄308，方便螺栓306的拆卸。如图9—图11所示，安装时，首先将螺栓306卸下，使第一夹板301和第二夹板302分离，将第一夹板301和第二夹板302分别夹在位于冷阱接头中所述的不锈钢圆筒体102底部的冷媒管道101的两侧，使两根冷媒管道101分别穿过两夹板连接处的两个开孔303。再将螺栓306安装并固紧，使得第一夹板301和第二夹板302夹紧在两根冷媒管道101上。所述的渗透侧气体罩300还包括通气管304，所述的渗透侧气体罩300上表面设有气体通孔305，所述通气管304与所述气体通孔305相连通。优选地，通气管304设置在渗透侧气体罩300上与所述的螺头307相对一侧的侧壁上。安装后，所述气体通孔305被罩在不锈钢圆筒体102的内部，氩气由通气管304通入，经过气体通孔305进入到不锈钢圆筒体102的内部。由于不锈钢圆筒体102的上下部开口都被封闭，因此在圆筒体102内部有一定的密封性，气体逸出速度慢，通入的氩气首先将圆筒体102内部的空气赶出圆筒体102外，随后逐渐在圆筒体102内部形成高浓度的氩气氛围。
优选地，所述的焊接辅助工具还包括设置在所述的焊接侧气体罩200底部的用来调整焊接侧气体罩200的位置的调整环400。如图8所示，所述调整环400为圆环形不锈钢片，所述调整环400的外径大于所述焊接侧气体罩200中圆筒201的外径，所述调整环400的内径小于所述圆筒201的内径。如图9至图11所示，安装时，首先将调整环400套在冷阱接头中不锈钢圆筒体102的外围，并放置在调节螺母105的上表面上，然后再在不锈钢圆筒体102外罩上所述的焊接侧气体罩200，焊接侧气体罩200的下部放置在调整环上。所述调整环400的内径一侧设有内侧壁401，内侧壁401插入到焊接侧气体罩200的圆筒201的内部。内侧壁401上设有防止所述圆筒径向晃动的支脚402。优选地，支脚402数量为3个。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (24)
1.一种同时焊接多条焊缝的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一，焊接前处理；
步骤二，焊接零件组装；
步骤三，构建氩气氛围：分别向焊接零件的焊接侧和渗透侧通氩气，在两侧均构建氩气氛围；
步骤四，预热；
步骤五，加热并均温：加热至超过焊接温度后，等待一段可以使热量在焊接零件内部传递均匀并且温度降回至焊接温度的时间；
步骤六，焊接：分别对所述多条焊缝加入焊料进行焊接；
步骤七，降温：所有焊缝焊接完毕后停止通氩气，将焊接好的部件投入到冷水中急冷去除氧化物；
步骤八，焊接后处理。
2.根据权利要求1所述的一种同时焊接多条焊缝的方法，其特征在于：所述的焊接零件为冷阱接头，组装步骤为将两根互相平行的冷媒管道穿过同一贯通的不锈钢圆筒体，在所述圆筒体上部开口处加盖一个开双孔的圆铜片，两根冷媒管道分别从所述圆铜片的两个开孔处穿出圆筒体外，在所述不锈钢圆筒体外安装调节螺母。
3.根据权利要求2所述的一种同时焊接多条焊缝的方法，其特征在于：所述的构建氩气氛围步骤为将所述不锈钢圆筒体的下部开口处封闭，向不锈钢圆筒体内部通入氩气；将不锈钢圆筒体与圆铜片的接触处周围罩住，只留上部开口以便焊接，向不锈钢圆筒体与圆铜片的接触处通入氩气。
4.根据权利要求3所述的一种同时焊接多条焊缝的方法，其特征在于：不锈钢圆筒体内部通氩气的速度为9L/M～11L/M；不锈钢圆筒体与圆铜片的接触处通氩气的速度为9L/M～11L/M。
5.根据权利要求2所述的一种同时焊接多条焊缝的方法，其特征在于：所述预热步骤为将焊接处及邻区均匀预热至500℃～600℃。
6.根据权利要求2所述的一种同时焊接多条焊缝的方法，其特征在于：加热并均温步骤中所述的焊接温度为750℃～850℃。
7.根据权利要求2所述的一种同时焊接多条焊缝的方法，其特征在于：焊接步骤为分别对两根冷媒管道与所穿过的圆铜片开孔处之间的缝隙、圆铜片的外圆与不锈钢圆筒体的内圆之间的缝隙加入焊料进行焊接。
8.根据权利要求7所述的一种同时焊接多条焊缝的方法，其特征在于：所述焊料为银焊丝，加入的银焊丝的量由下述公式确定：
L焊丝=（S△外焊缝d外焊缝+S△内焊缝d内焊缝）/3.14r焊丝 2，
L焊丝为填加焊丝的长度、r焊丝为所用焊丝的横截面半径、d外焊缝为焊接侧所形成的外焊缝的周长、d内焊缝为渗透侧所形成的内焊缝的周长、S△外焊缝为外焊缝的横截面积、S△内焊缝为内焊缝的横截面积。
9.根据权利要求2所述的一种同时焊接多条焊缝的方法，其特征在于：所述两根冷媒管道分别与所穿过的圆铜片的开孔处之间的间隙为0.05mm～0.1mm，所述圆铜片的外圆与所述不锈钢圆管的内圆之间的间隙为0.05mm～0.1mm。
10.根据权利要求2所述的一种同时焊接多条焊缝的方法，其特征在于：在所述圆铜片上外焊缝和内焊缝的位置处均设置倒角。
11.根据权利要求2所述的一种同时焊接多条焊缝的方法，其特征在于：在所述圆铜片上设置围绕着所述的开孔处的环形凹槽。
12.根据权利要求2所述的一种同时焊接多条焊缝的方法，其特征在于：所述的焊接后处理包括清洗步骤、氦检漏步骤和焊接效果检测步骤，所述的焊接效果检测步骤包括使用内窥镜观察渗透侧的内焊缝处是否形成无间断的渗透环。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的一种同时焊接多条焊缝的方法，其特征在于：所述的焊接前处理包括对需要进行焊接的零件进行清洗，将各零部件放入加有金属表面除锈剂的清洗液中，加热进行超声波清洗，然后用清水冲洗，取出后用气流吹干。
14.一种实现权利要求1所述的同时焊接多条焊缝的方法的焊接辅助工具，其特征在于：包括安装在焊接零件焊接侧的焊接侧气体罩和安装在焊接零件渗透侧的渗透侧气体罩。
15.根据权利要求14所述的焊接辅助工具，其特征在于：所述焊接零件为冷阱接头，所述的焊接侧气体罩安装在冷阱接头中不锈钢圆筒体与圆铜片的接触处周围，所述的焊接侧气体罩包括一个上下开口的圆筒，所述圆筒侧壁上开有若干通气孔，圆筒外围设有环状气体通道，环状气体通道上设有与所述通气孔数量相等的气体分布管，气体分布管一端连通所述环状气体通道，另一端连通所述通气孔，所述环状气体通道上还设有进气管；
所述的渗透侧气体罩安装在冷阱接头中不锈钢圆筒体的下部开口处，所述的渗透侧气体罩包括第一夹板和第二夹板，所述第一夹板与第二夹板活动连接，连接处设有供所述两根互相平行的冷媒管道穿过的两个开孔，所述的渗透侧气体罩还包括通气管，所述的渗透侧气体罩上表面设有气体通孔，所述通气管与所述气体通孔相连通。
16.根据权利要求15所述的焊接辅助工具，其特征在于：所述焊接侧气体罩上的若干通气孔呈圆环状均匀分布在圆筒侧壁上。
17.根据权利要求16所述的焊接辅助工具，其特征在于：所述通气孔在侧壁上的位置设置在侧壁高度的1/4～1/3处。
18.根据权利要求16所述的焊接辅助工具，其特征在于：所述通气孔的数量为6～10个。
19.根据权利要求18所述的焊接辅助工具，其特征在于：所述通气孔的数量为8个。
20.根据权利要求15所述的焊接辅助工具，其特征在于：所述的第一夹板和第二夹板通过螺栓连接，所述螺栓的螺头露出在所述第二夹板的侧壁外。
21.根据权利要求20所述的焊接辅助工具，其特征在于：所述的螺头上设置有手柄。
22.根据权利要求20所述的焊接辅助工具，其特征在于：所述的通气管设置在渗透侧气体罩上与所述的螺头相对一侧的侧壁上。
23.根据权利要求14-22中任一项所述的焊接辅助工具，其特征在于：还包括设置在所述的焊接侧气体罩底部的用来调整焊接侧气体罩的位置的调整环，所述调整环为圆环形不锈钢片，所述调整环的外径大于所述焊接侧气体罩中圆筒的外径，所述调整环的内径小于所述圆筒的内径，所述调整环的内径一侧设有内侧壁，所述内侧壁上设有防止所述圆筒径向晃动的支脚。
24.根据权利要求23所述的焊接辅助工具，其特征在于：所述的支脚的数量为3个。
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