CN103624354B - 一种金属致密管与金属多孔管的插入式焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种金属致密管与金属多孔管的插入式焊接方法,该方法为:一、将金属致密管待焊接的一端机加工成纵截面为“工字型”的焊接接头,然后向机加工面上均匀涂覆焊料,再将焊接接头插入金属多孔管待焊接的一端;二、在金属多孔管外表面与焊接接头相对应的位置和金属多孔管与金属致密管的接缝处均匀涂覆焊料,然后在金属多孔管与金属致密管的接缝处设置金属致密外壳,得到组合件;三、将组合件置于真空炉内,加热至焊料的熔点使焊料熔融,随炉冷却后出炉,得到焊接成品。本发明通过巧妙设计焊接接头,有效限制了钎焊过程中因焊料流失而产生的虚焊问题,实现了一次性钎焊成型且提高了生产效率。

Description

一种金属致密管与金属多孔管的插入式焊接方法
技术领域
[0001] 本发明属于焊接技术领域,具体涉及一种金属致密管与金属多孔管的插入式焊接方法。
背景技术
[0002] 金属多孔管具有优异的耐腐蚀性、抗氧化性、耐磨性、力学性能(延性和冲击强度)等性能,并且还具有制造工艺简单、使用寿命长、可再生等特点,此外还有透过性、消音等特殊性能,因此在石油化工、能源、环保、食品、医药等领域的过滤、分离、流体分布等功能领域得到广泛应用。
[0003] 为了提高其过滤分离效率,通常需要将其制作成一个组件或管束使用,这就需要可靠的联接方式。在焊接技术领域,真空钎焊是首选的焊接方法,因为在全部钎焊过程中,被钎焊零件处于真空条件下(10 2Pa〜10 3Pa范围),能够排除金属在钎焊温度下释放出来的挥发性气体和杂质,不会出现氧化、增联、脱碳及污染变质等现象,可使基体金属的性能得到改善,可以得到很光亮的焊接接头,并且接头具有较高清洁度和强度。焊接效率高,而且改善了劳动条件,对环境无污染。并且真空钎焊技术可以应用在带有狭窄沟槽、极小过渡台、盲孔的部件和封闭容器、形状复杂的零部件上,无需考虑由钎焊剂等引起的腐蚀、清洗、破坏等问题,特别适宜于精密产品的钎焊。
[0004] 迄今为止,尽管已有较多金属焊接方面的相关报导,但大多是致密管和致密管的对焊或者是致密管与致密板的管板式焊接,而有关金属致密管与金属多孔管之间的焊接工艺及理论研究,国内外暂无报导,也未见相关专利记述。
发明内容
[0005] 本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足,提供一种金属致密管与金属多孔管的插入式焊接方法。本发明工艺简单、操作步骤简便且对设备要求不高,通过巧妙设计焊接接头,有效限制了钎焊过程中因焊料流失而产生的虚焊问题,实现了一次性钎焊成型且提高了生产效率。采用该方法焊接的金属致密管与金属多孔管结合牢固且稳定性高,焊接处无焊料流出,焊缝致密无孔洞且具有良好的焊接强度。
[0006] 为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种金属致密管与金属多孔管的插入式焊接方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
[0007] 步骤一、将金属致密管待焊接的一端机加工成纵截面为“工字型”的焊接接头,然后向金属致密管的机加工面上均匀涂覆焊料形成第一焊料层,再将涂覆有焊料的金属致密管的焊接接头插入金属多孔管待焊接的一端;所述焊接接头的上端部与金属多孔管的内壁紧密配合;
[0008] 步骤二、在金属多孔管外表面与焊接接头相对应的位置以及金属多孔管与金属致密管的接缝处均匀涂覆焊料形成第二焊料层,然后在金属多孔管与金属致密管的接缝处设置用于紧固金属多孔管和金属致密管焊接部位的金属致密外壳,得到组合件;所述金属致密外壳的内壁与金属多孔管的外壁紧密配合;
[0009] 步骤三、将步骤二中所述组合件置于真空炉内,加热至焊料的熔点使焊料熔融,随炉冷却后出炉,得到焊接成品。
[0010] 上述的一种金属致密管与金属多孔管的插入式焊接方法,步骤一中所述焊接接头的下端部的外径小于上端部的外径。
[0011] 上述的一种金属致密管与金属多孔管的插入式焊接方法,步骤一中所述金属致密管的材质为不锈钢、镍、镍基合金或Fe-Al金属间化合物。
[0012] 上述的一种金属致密管与金属多孔管的插入式焊接方法,步骤一中所述金属多孔管的材质为不锈钢、镍、镍基合金或Fe-Al金属间化合物。
[0013] 上述的一种金属致密管与金属多孔管的插入式焊接方法,步骤一中所述焊料和步骤二中所述焊料均为银基焊料或镍基焊料。
[0014] 上述的一种金属致密管与金属多孔管的插入式焊接方法,步骤二中所述金属致密外壳的材质为不锈钢、镍、镍基合金或Fe-Al金属间化合物。
[0015] 上述的一种金属致密管与金属多孔管的插入式焊接方法,步骤二中所述金属致密外壳的长度大于焊接接头的长度。
[0016] 本发明与现有技术相比具有以下优点:
[0017] 1、本发明工艺简单、操作步骤简便且对设备要求不高。与其他焊接方法相比,既不需要电子束焊或者激光焊所需的精密设备,又有效避免了氩弧焊在焊接时存在的起弧和热影响区过大而影响多孔金属管性能的缺点。
[0018] 2、本发明通过巧妙设计焊接接头,有效限制了钎焊过程中因焊料流失而产生的虚焊问题,实现了一次性钎焊成型且提高了生产效率。
[0019] 3、采用本发明方法焊接的金属致密管与金属多孔管结合牢固且稳定性高,焊接处无焊料流出,焊缝致密无孔洞且具有良好的焊接强度。
[0020] 4、本发明的焊接方法适用范围广,能推广适用于各种相同的或不相同的金属致密管与金属多孔管的焊接工艺。
[0021] 下面结合附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0022]图1为本发明机加工出焊接接头的金属致密管的结构示意图。
[0023] 图2为本发明金属致密管、金属多孔管和金属致密外壳组合后的组合件的结构示意图。
[0024] 附图标记说明:
[0025] 1—金属致密管;2—金属多孔管;3—金属致密外壳;
[0026] 4—焊接接头; 5—上端部; 6—下端部;
[0027] 7—第一焊料层;8—第二焊料层。
具体实施方式
[0028] 实施例1
[0029] 本实施例的金属致密管1、金属多孔管2和金属致密外壳3的材质均为316L不锈钢,金属多孔管2外径为Φ5.86mm,内径为Φ3.92mm,金属致密管1外径为Φ5.94mm,内径为Φ 2.00mm,焊接方法为:
[0030] 步骤一、如图1和图2所示,将金属致密管1待焊接的一端距离端部5mm的位置机加工成纵截面为“工字型”的焊接接头4,焊接接头4的上端部5外径为Φ3.82mm,焊接接头4的下端部6外径为Φ3.70mm,然后向金属致密管1的机加工面上均匀涂覆镍基焊料(HJN1-T6)形成第一焊料层7,再将涂覆有焊料的金属致密管1的焊接接头4插入金属多孔管2待焊接的一端;所述焊接接头4的上端部5与金属多孔管2的内壁紧密配合;
[0031] 步骤二、如图2所示,在金属多孔管2外表面与焊接接头4相对应的位置以及金属多孔管2与金属致密管1的接缝处均匀涂覆镍基焊料(HJN1-T6)形成第二焊料层8,然后在金属多孔管2与金属致密管1的接缝处设置用于紧固金属多孔管2和金属致密管1焊接部位的金属致密外壳3,得到组合件;所述金属致密外壳3的内壁与金属多孔管2的外壁紧密配合,金属致密外壳3的长度为60mm,内径为Φ6.02mm ;
[0032] 步骤三、将步骤二中所述组合件置于真空炉(VPS真空烧结炉)内,加热至930°C使焊料熔融,随炉冷却后出炉,得到焊接成品。
[0033] 本实施例焊接的金属致密管与金属多孔管结合牢固且稳定性高,焊接处无焊料流出,焊缝致密无孔洞且具有良好的焊接强度,焊缝拉伸断裂强度达到326MPa。
[0034] 实施例2
[0035] 本实施例与实施例1相同,其中不同之处在于:所述金属致密管1的材质为镍、镍基合金或Fe-Al金属间化合物,所述金属多孔管2的材质为镍、镍基合金或Fe-Al金属间化合物,所述金属致密外壳3的材质为镍、镍基合金或Fe-Al金属间化合物。
[0036] 本实施例焊接的金属致密管与金属多孔管结合牢固且稳定性高,焊接处无焊料流出,焊缝致密无孔洞且具有良好的焊接强度,焊缝拉伸断裂强度达到287MPa〜305MPa。
[0037] 实施例3
[0038] 本实施例的金属致密管1和金属致密外壳3的材质均为316L不锈钢,金属多孔管2为NiCrAl多孔管,金属多孔管2外径为Φ7.84mm,内径为Φ5.88mm ;金属致密管1外径为Φ7.94mm,内径为Φ4.02mm,焊接方法为:
[0039] 步骤一、如图1和图2所示,将金属致密管1待焊接的一端距离端部5.5mm的位置机加工成纵截面为“工字型”的焊接接头4,焊接接头4的上端部5外径为Φ5.76mm,焊接接头4的下端部6外径为Φ5.68mm,然后向金属致密管1的机加工面上均匀涂覆银基焊料(HJAg-4)形成第一焊料层7,再将涂覆有焊料的金属致密管1的焊接接头4插入金属多孔管2待焊接的一端;所述焊接接头4的上端部5与金属多孔管2的内壁紧密配合;
[0040] 步骤二、如图2所示,在金属多孔管2外表面与焊接接头4相对应的位置以及金属多孔管2与金属致密管1的接缝处均匀涂覆银基焊料(HJAg-4)形成第二焊料层8,然后在金属多孔管2与金属致密管1的接缝处设置用于紧固金属多孔管2和金属致密管1焊接部位的金属致密外壳3,得到组合件;所述金属致密外壳3的内壁与金属多孔管2的外壁紧密配合,金属致密外壳3的长度为60mm,内径为Φ8.04mm ;
[0041] 步骤三、将步骤二中所述组合件置于真空炉(VPS真空烧结炉)内,加热至850°C使焊料熔融,随炉冷却后出炉,得到焊接成品。
[0042] 本实施例焊接的金属致密管与金属多孔管结合牢固且稳定性高,焊接处无焊料流出,焊缝致密无孔洞且具有良好的焊接强度,焊缝拉伸断裂强度达到312MPa。
[0043] 实施例4
[0044] 本实施例与实施例3相同,其中不同之处在于:所述金属致密管1的材质为镍、镍基合金或Fe-Al金属间化合物,所述金属多孔管2的材质为不锈钢、镍或Fe-Al金属间化合物,所述金属致密外壳3的材质为镍、镍基合金或Fe-Al金属间化合物。
[0045] 本实施例焊接的金属致密管与金属多孔管结合牢固且稳定性高,焊接处无焊料流出,焊缝致密无孔洞且具有良好的焊接强度,焊缝拉伸断裂强度达到280MPa〜303MPa。
[0046] 实施例5
[0047] 本实施例的金属致密管1、金属多孔管2和金属致密外壳3的材质均为304L不锈钢,金属多孔管2外径为Φ9.86mm,内径为Φ7.88mm ;金属致密管1外径为Φ9.92mm,内径为Φ5.98mm ;焊接方法为:
[0048] 步骤一、如图1和图2所示,将金属致密管1待焊接的一端距离端部6mm的位置机加工成纵截面为“工字型”的焊接接头4,焊接接头4的上端部5外径为Φ7.74mm,焊接接头4的下端部6外径为Φ7.56mm,然后向金属致密管1的机加工面上均匀涂覆银基焊料(HJAg-5)形成第一焊料层7,再将涂覆有焊料的金属致密管1的焊接接头4插入金属多孔管2待焊接的一端;所述焊接接头4的上端部5与金属多孔管2的内壁紧密配合;
[0049] 步骤二、如图2所示,在金属多孔管2外表面与焊接接头4相对应的位置以及金属多孔管2与金属致密管1的接缝处均匀涂覆银基焊料(HJAg-5)形成第二焊料层8,然后在金属多孔管2与金属致密管1的接缝处设置用于紧固金属多孔管2和金属致密管1焊接部位的金属致密外壳3,得到组合件;所述金属致密外壳3的内壁与金属多孔管2的外壁紧密配合,金属致密外壳3的长度为70mm,内径为Φ 10.00mm ;
[0050] 步骤三、将步骤二中所述组合件置于真空炉(VPS真空烧结炉)内,加热至900°C使焊料熔融,随炉冷却后出炉,得到焊接成品。
[0051] 本实施例焊接的金属致密管与金属多孔管结合牢固且稳定性高,焊接处无焊料流出,焊缝致密无孔洞且具有良好的焊接强度,焊缝拉伸断裂强度达到315MPa。
[0052] 实施例6
[0053] 本实施例与实施例5相同,其中不同之处在于:所述金属致密管1的材质为镍、镍基合金或Fe-Al金属间化合物,所述金属多孔管2的材质为镍、镍基合金或Fe-Al金属间化合物,所述金属致密外壳3的材质为镍、镍基合金或Fe-Al金属间化合物。
[0054] 本实施例焊接的金属致密管与金属多孔管结合牢固且稳定性高,焊接处无焊料流出,焊缝致密无孔洞且具有良好的焊接强度,焊缝拉伸断裂强度达到274MPa〜308MPa。
[0055] 对比例
[0056] 对实施例1的金属致密管和金属多孔管进行焊接,焊接之前将金属致密管待焊接的一端机加工成纵截面为方形的接头,接头外径为Φ3.82,向机加工面均匀涂覆镍基焊料(HJNi_T6),将涂覆有焊料的金属致密管的接头插入金属多孔管待焊接的一端,然后一同置于真空炉(VPS真空烧结炉)内,加热至930°C使焊料熔融,出炉后的焊件焊料从焊缝旁的多孔管基体上析出,焊缝处存在孔洞,不致密。
[0057] 以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明做任何限制,凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化,均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (7)

1.一种金属致密管与金属多孔管的插入式焊接方法,其特征在于,该方法包括以下步骤: 步骤一、将金属致密管(1)待焊接的一端机加工成纵截面为“工字型”的焊接接头(4),然后向金属致密管(1)的机加工面上均匀涂覆焊料形成第一焊料层(7),再将涂覆有焊料的金属致密管(1)的焊接接头(4)插入金属多孔管(2)待焊接的一端;所述焊接接头(4)的上端部(5)与金属多孔管(2)的内壁紧密配合; 步骤二、在金属多孔管(2)外表面与焊接接头(4)相对应的位置以及金属多孔管(2)与金属致密管(1)的接缝处均匀涂覆焊料形成第二焊料层(8),然后在金属多孔管(2)与金属致密管(1)的接缝处设置用于紧固金属多孔管(2)和金属致密管(1)焊接部位的金属致密外壳(3),得到组合件;所述金属致密外壳(3)的内壁与金属多孔管(2)的外壁紧密配合; 步骤三、将步骤二中所述组合件置于真空炉内,加热至焊料的熔点使焊料熔融,随炉冷却后出炉,得到焊接成品。
2.根据权利要求1所述的一种金属致密管与金属多孔管的插入式焊接方法,其特征在于,步骤一中所述焊接接头(4)的下端部(6)的外径小于上端部(5)的外径。
3.根据权利要求1所述的一种金属致密管与金属多孔管的插入式焊接方法,其特征在于,步骤一中所述金属致密管(1)的材质为不锈钢、镍、镍基合金或Fe-Al金属间化合物。
4.根据权利要求1所述的一种金属致密管与金属多孔管的插入式焊接方法,其特征在于,步骤一中所述金属多孔管(2)的材质为不锈钢、镍、镍基合金或Fe-Al金属间化合物。
5.根据权利要求1所述的一种金属致密管与金属多孔管的插入式焊接方法,其特征在于,步骤一中所述焊料和步骤二中所述焊料均为银基焊料或镍基焊料。
6.根据权利要求1所述的一种金属致密管与金属多孔管的插入式焊接方法,其特征在于,步骤二中所述金属致密外壳(3)的材质为不锈钢、镍、镍基合金或Fe-Al金属间化合物。
7.根据权利要求1所述的一种金属致密管与金属多孔管的插入式焊接方法,其特征在于,步骤二中所述金属致密外壳(3)的长度大于焊接接头(4)的长度。
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