CN103639561A - 一种不锈钢管和铝合金管的钎焊方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种不锈钢管和铝合金管的钎焊方法，首先形成铝合金管（1）、不锈钢管（2）和工艺芯（3），在铝合金管（1）上形成第一内孔（11）、和第二内孔（12）；在不锈钢管（2）内部处形成第一凸台（21）；工艺芯（3）包括一体成型的第二凸台（31）、第一芯体（32）和第二芯体(33)；在工艺芯（3）上形成多个排气孔（31）；将工艺芯（3）和铝合金管（1）装配到一起，然后装入不锈钢管（2）；其中第二凸台（31）的外壁与不锈钢管（2）内壁接触，不锈钢管（2）的外圆周壁与第一内孔的孔壁形成钎焊缝。本发明的焊缝成型质量好，最终使得焊接后的管路能够适用于20K至常温的温度环境。

Description

一种不锈钢管和铝合金管的钎焊方法
技术领域
本发明涉及一种不锈钢管和铝合金管的钎焊方法。
背景技术
推进剂输送管是运载火箭必不可少的结构，其作用为将推进剂由贮箱输送至发动机。根据火箭运载能力、发动机的不同，推进剂输送管的口径从几十毫米到几百毫米，长度由不足一米到几十米。
运载火箭对各部件的重量要求苛刻，大口径、长距离的输送管为其考虑的重点。为降低重量，大口径、长距离的输送管一般希望采用铝合金材料，但输送管为补偿安装和工作中的位移变化，需在其中设置补偿器，补偿器由不锈钢材料制成，因此便涉及到不锈钢和铝合金的焊接问题。另外对于某些法兰重量占管路重量比例较高的不锈钢输送管路，其法兰使用铝合金材料同样可以起到明显的降低重量效果，这也涉及到不锈钢和铝合金的焊接问题。
由于不锈钢和铝合金材料的物理性质有很大差距，因此两种材料的焊接问题为焊接领域的难点，尤其对于管路结构。低温管路结构作为火箭结构中重要部分，要求其具有很高的可靠性，因此不锈钢和铝合金管路焊接必需具有很高的质量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种高质量的不锈钢管和铝合金管的钎焊方法，使得焊接后的管路能够适用于20K～常温的温度环境。
本发明包括如下技术方案：
一种不锈钢管和铝合金管的钎焊方法，包括如下步骤：
形成铝合金管、不锈钢管和工艺芯；在铝合金管上形成第一内孔、和与第一内孔邻接的第二内孔；第一内孔的直径dv1比第二内孔的直径dv3大，第一内孔是锥度为A的锥孔；在不锈钢管内部距离不锈钢管端面高度为hg1处形成第一凸台；工艺芯包括一体成型的第二凸台、第一芯体和第二芯体；其中第一芯体和第二芯体分别位于第二凸台的上下两端，在工艺芯上形成多个排气孔；
将工艺芯和铝合金管装配到一起，然后装入不锈钢管；其中第二芯体位于第二内孔内，不锈钢管的一端位于铝合金管的第一内孔内，第二凸台的上表面与第一凸台的下表面接触，第二凸台的外壁与不锈钢管内壁接触；不锈钢管的外圆周壁与第一内孔的孔壁形成钎焊缝；所述钎焊缝长度与所述第一内孔的深度相同，均为hv；
在钎焊缝上方放置钎料和钎剂，完成焊接；
焊接完成后，沿不锈钢管内径去除第一凸台、第二凸台、工艺芯以及铝合金管内壁的一部分。
所述不锈钢管的钎焊外径dg1比不锈钢管的内径dg2大2mm～4mm。
对于直径小于60mm的铝合金管，钎焊缝长度hv取15mm；对于直径大于或等于60mm的铝合金管，钎焊缝长度hv取20mm～22mm。
第二凸台的直径为dx2、第二凸台的高度为hx1，第二芯体的直径为dx3；dv1－dg1=0.3mm～0.4mm；dg2－dx2=0.1mm；hx1－hg1=0.mm4～0.5mm；dx3=dv3；锥度A=1：30。
每个排气孔由横向排气孔以及与横向排气孔相交的纵向排气孔组成，其中横向排气孔位于第二凸台上，纵向排气孔的出气口位于第二芯体上。
横向排气孔直径取2mm，纵向排气孔直径取3mm；排气孔间距弧长取15mm。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
本发明在钎焊位置将铝合金管包覆在不锈钢管的外部，采用工艺芯保证焊接时铝合金管和不锈钢管的相对位置保持不变，从而保证焊缝成型质量，并且在工艺芯上开有排气孔，用于焊接时排出焊缝内的气体；最终使得焊接后的管路能够适用于20K～常温的温度环境。
附图说明
图1为铝合金管的结构示意图。
图2为不锈钢管的结构示意图。
图3为工艺芯的结构示意图。
图4为组装后的不锈钢管和铝合金管的钎焊结构示意图。
图5为最后加工后的不锈钢管和铝合金管焊接示意图。
具体实施方式
下面就结合附图对本发明做进一步介绍。
本发明的不锈钢管和铝合金管的钎焊方法，包括如下步骤：
1、加工铝合金管1、不锈钢管2和工艺芯3；如图1所示，在铝合金管1上形成第一内孔11、和与第一内孔11邻接的第二内孔12；第一内孔11的直径dv1比第二内孔12的直径dv3大，第一内孔11是锥度为A的锥孔；如图2所示，在不锈钢管2内部距离不锈钢管端面高度为hg1处形成第一凸台21；如图3所示，工艺芯3包括一体成型的第二凸台31、第一芯体32和第二芯体33；其中第一芯体32和第二芯体33分别位于第二凸台31的上下两端，在工艺芯3上形成多个排气孔。工艺芯3的材料与铝合金管1相同。
2、将工艺芯3和铝合金管1装配到一起，然后装入不锈钢管2；考虑到铝合金的线膨胀系数大于不锈钢，在低温时收缩量要大于不锈钢，因此在钎焊位置铝合金管1包覆在不锈钢管2的外侧。对于大口径的管路，为保证组装后结构的稳定，可将铝合金管和工艺芯底部焊接在一起。其中第二芯体33位于第二内孔12内，不锈钢管2的一端位于铝合金管的第一内孔11内，第二凸台31的上表面与第一凸台21的下表面接触，第二凸台31的外壁与不锈钢管2内壁接触；不锈钢管2的外圆周壁与第一内孔的孔壁形成钎焊缝4；所述钎焊缝长度与所述第一内孔11的深度相同，均为hv。
3、在钎焊缝4上方放置钎料和钎剂，按照焊接工艺完成焊接。
4、焊接完成后，按照图4所示去除图中虚线内部分，最终完成不锈钢－铝合金管路钎焊，如图5所示,其中41为加工后的铝合金管，42为加工后的不锈钢管。
优选地，铝合金管、不锈钢管和工艺芯关键配合尺寸选择如下：
所述不锈钢管2的钎焊外径dg1比不锈钢管的内径dg2大2～4mm。
对于直径小于60mm的铝合金管1，钎焊缝长度hv取15mm；对于直径大于或等于60mm的铝合金管1，钎焊缝长度hv取20mm～22mm。
第二凸台31的直径为dx2、第二凸台31的高度为hx1，第二芯体33的直径为dx3；dv1－dg1=0.3mm～0.4mm；dg2－dx2=0.1mm；hx1－hg1=0.4mm～0.5mm；dx3=dv3；锥度A=1：30。
每个排气孔由横向排气孔35以及与横向排气孔35相交的纵向排气孔34组成，其中横向排气孔35位于第二凸台31上，纵向排气孔34的出气口位于第二芯体33上。
排气孔的数量根据管路钎焊的直径选取，横向排气孔35直径取2mm，纵向排气孔34直径取3mm；排气孔间距弧长取15mm。
所述不锈钢管优选为1Cr18Ni9Ti或0Cr18Ni9，所述铝合金管优选为6A02。
本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。

Claims (6)

1.一种不锈钢管和铝合金管的钎焊方法，其特征在于，包括如下步骤：
形成铝合金管（1）、不锈钢管（2）和工艺芯（3）；在铝合金管（1）上形成第一内孔（11）、和与第一内孔（11）邻接的第二内孔（12）；第一内孔（11）的直径dv1比第二内孔（12）的直径dv3大，第一内孔（11）是锥度为A的锥孔；在不锈钢管（2）内部距离不锈钢管端面高度为hg1处形成第一凸台（21）；工艺芯（3）包括一体成型的第二凸台（31）、第一芯体（32）和第二芯体(33)；其中第一芯体（32）和第二芯体（33）分别位于第二凸台（31）的上下两端，在工艺芯（3）上形成多个排气孔（31）；
将工艺芯（3）和铝合金管（1）装配到一起，然后装入不锈钢管（2）；其中第二芯体（33）位于第二内孔（12）内，不锈钢管（2）的一端位于铝合金管的第一内孔内，第二凸台（31）的上表面与第一凸台（21）的下表面接触，第二凸台（31）的外壁与不锈钢管（2）内壁接触；不锈钢管（2）的外圆周壁与第一内孔的孔壁形成钎焊缝；所述钎焊缝长度与所述第一内孔（11）的深度相同，均为hv；
在钎焊缝上方放置钎料和钎剂，完成焊接；
焊接完成后，沿不锈钢管（2）内径去除第一凸台、第二凸台、工艺芯以及铝合金管（1）内壁的一部分。
2.如权利要求1所述的钎焊方法，其特征在于，所述不锈钢管（2）的钎焊外径dg1比不锈钢管的内径dg2大2mm～4mm。
3.如权利要求2所述的钎焊方法，其特征在于，对于直径小于60mm的铝合金管（1），钎焊缝长度hv取15mm；对于直径大于或等于60mm的铝合金管（1），钎焊缝长度hv取20mm～22mm。
4.如权利要求3所述的钎焊方法，其特征在于，第二凸台（31）的直径为dx2、第二凸台（31）的高度为hx1，第二芯体（33）的直径为dx3；dv1－dg1=0.3mm～0.4mm；dg2－dx2=0.1mm；hx1－hg1=0.mm4～0.5mm；dx3=dv3；锥度A=1：30。
5.如权利要求1所述的钎焊方法，其特征在于，每个排气孔由横向排气孔（35）以及与横向排气孔（35）相交的纵向排气孔（34）组成，其中横向排气孔（35）位于第二凸台（31）上，纵向排气孔（34）的出气口位于第二芯体(33)上。
6.如权利要求1所述的钎焊方法，其特征在于，横向排气孔（35）直径取2mm，纵向排气孔（34）直径取3mm；排气孔间距弧长取15mm。
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