CN108526637A - 一种1Cr18Ni9Ti不锈钢管与5A06铝合金管的炉中钎焊方法 - Google Patents

一种1Cr18Ni9Ti不锈钢管与5A06铝合金管的炉中钎焊方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种1Cr18Ni9Ti不锈钢管与5A06铝合金管的炉中钎焊方法，适用于壁厚δ1.5mm～5mm的1Cr18Ni9Ti不锈钢与壁厚δ1.5mm～5mm的5A06铝合金搭接接头结构的焊接。本发明解决了1Cr18Ni9Ti不锈钢与5A06铝合金氩弧焊焊接强度较低的技术问题，降低了焊缝内部液态铝向钢侧的渗透裂纹等焊接缺陷产生的几率，大幅的提高了连接强度。

Description

一种1Cr18Ni9Ti不锈钢管与5A06铝合金管的炉中钎焊方法
技术领域
本发明涉及一种1Cr18Ni9Ti不锈钢管与5A06铝合金管的炉中钎焊方法，适用于壁厚δ1.5mm～5mm的1Cr18Ni9Ti不锈钢与壁厚δ1.5mm～5mm的5A06铝合金搭接接头结构的焊接。
背景技术
现阶段采用手工氩弧焊进行1Cr18Ni9Ti不锈钢管与5A06铝合金管的焊接。该方法是：对钢侧待焊表面进行打磨，然后使用铝硅焊丝，采用手工氩弧焊的方法焊接1Cr18Ni9Ti不锈钢管与5A06铝合金管搭接接头。
5A06铝合金散热较快，为保证铝侧熔合良好、焊接接头处形成有效的熔池，一般采用低焊速、大电流的方式进行5A06铝合金与1Cr18Ni9Ti不锈钢手工氩弧焊焊接。但是，此种方法容易造成焊接热输入过大。热输入增大时，在焊缝表面容易产生热裂纹，同时，在焊缝内部铝-钢交接处的钢侧将形成液态铝的渗透裂纹，由此造成铝-钢连接焊缝的强度大幅降低。同时，手工焊时焊缝接头较多，接头处因起弧、收弧而多次受热，使得晶粒严重长大，所以此处焊缝的塑性等显著下降。
综上，采用手工氩弧焊进行1Cr18Ni9Ti不锈钢管与5A06铝合金管的焊接，其焊缝强度较低，焊接质量波动较大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足之处，解决1Cr18Ni9Ti不锈钢管与5A06铝合金管连接焊缝连接强度较低，焊接质量可靠性较低的问题，提出一种1Cr18Ni9Ti不锈钢管与5A06铝合金管的炉中钎焊方法，该方法采用炉中钎焊焊接工艺实现对1Cr18Ni9Ti不锈钢管与5A06铝合金管的熔钎焊连接。
本发明采用的技术方案是：
一种1Cr18Ni9Ti不锈钢管与5A06铝合金管的炉中钎焊方法，该方法的步骤包括：
(1)对1Cr18Ni9Ti不锈钢管待焊接表面进行预处理；
(2)对5A06铝合金管待焊接表面进行预处理；
(3)将步骤(1)预处理后的1Cr18Ni9Ti不锈钢管的待焊接部位连接到到步骤(2)预处理后的5A06铝合金管的坡口内，且1Cr18Ni9Ti不锈钢管的待焊接部位与5A06铝合金管为螺纹连接，且螺纹有效长度不小于10mm，得到待焊接工件；
(4)对步骤(3)得到的待焊接工件在焊接炉内进行钎焊；
(5)钎焊完成后对工件进行后处理。
所述的步骤(1)中，对1Cr18Ni9Ti不锈钢管待焊接表面进行预处理的方法为：首先加工1Cr18Ni9Ti不锈钢管外螺纹，然后对1Cr18Ni9Ti不锈钢管待焊接表面进行化学清洗，优选酸洗，最后在待焊接表面镀覆镍层；在进行化学清洗后，1Cr18Ni9Ti不锈钢管待焊接表面光洁度≤3.2μm；镍层的厚度为3μm～6μm；
所述的步骤(2)中，对5A06铝合金管待焊接表面进行预处理的方法为：首先在5A06铝合金管待焊接表面加工内螺纹，然后在5A06铝合金管待焊接表面加工焊接坡口，最后对焊接坡口进行化学清洗，优选碱洗，进行化学清洗后，焊接坡口表面光洁度≤3.2μm；
加工焊接坡口时：当5A06铝合金管的壁厚为1.5～2.5mm时，焊接坡口的坡口角度25°～30°，钝边不大于1mm；
当5A06铝合金管的壁厚为2.5～5mm时，焊接坡口的坡口角度30°～45°，钝边不大于1mm；
所述步骤(3)中，将1Cr18Ni9Ti不锈钢管的待焊接部位拧入到5A06铝合金管的坡口内，钢管与铝管的配合间隙在0.10～0.20mm之间；
所述步骤(4)中，对待焊接工件进行钎焊时的钎焊参数为：
当1Cr18Ni9Ti不锈钢管的壁厚为1.5～2.5mm且5A06铝合金管的壁厚为1.5～2.5mm时，钎焊温度为590-610℃，钎焊时间为15-30s；
当1Cr18Ni9Ti不锈钢管的壁厚为2.5～5mm且5A06铝合金管的壁厚为2.5～5mm时，钎焊温度为600-620℃，钎焊时间为20-40s；
所述步骤(5)中，钎焊完成后对工件进行后处理的方法为：当待焊接工件完成钎焊后，将钎焊后的工件从钎焊炉内取出，在空气中冷却，红外测温至150℃以下即可对工件进行清洗，清洗时首先用70～80℃热水浸泡工件，并使用纤维刷将钎缝周围的残余钎剂刷掉，然后用清洁的冷水冲洗，洗净后在5％～8％的稀硝酸中浸洗15～20分钟，然后再用70～80℃热水刷洗，并用纤维刷擦洗，最后用冷水冲洗至钎缝周围没有钎剂残留痕迹方可结束清洗。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
(1)采用炉中钎焊方法，在保证焊接质量的同时，最大程度的降低了焊接热输入量，避免热裂纹等焊接缺陷的产生；
(2)在钢侧待焊表面预置中间层，提高了焊缝的成型质量，避免了焊缝内部铝向钢侧渗入的产生；
(3)实现了1Cr18Ni9Ti不锈钢与5A06铝合金间的熔钎焊连接，其接头强度达到91～105MPa；密封实验结果为：液压试验8MPa，气压5MPa保压5分钟不泄露，产品实物经过发动机试车考核；
(4)一种1Cr18Ni9Ti不锈钢管与5A06铝合金管的炉中钎焊方法，适用于壁厚δ1.5mm～5mm的1Cr18Ni9Ti不锈钢管与壁厚δ1.5mm～5mm的5A06铝合金管搭接接头结构的焊接。在钢侧待焊表面预置中间层后，将1Cr18Ni9Ti不锈钢管和5A06铝合金管装配为具有搭接接头的结构件。选择合适的焊接参数，采用炉中钎焊工艺进行1Cr18Ni9Ti不锈钢管与5A06铝合金管的焊接，最终获得熔钎焊连接接头。本项发明解决了1Cr18Ni9Ti不锈钢与5A06铝合金氩弧焊焊接强度较低的技术问题，降低了焊缝内部液态铝向钢侧的渗透裂纹等焊接缺陷产生的几率，大幅的提高了连接强度。
附图说明
图1为1Cr18Ni9Ti不锈钢管的待焊接接头结构示意图；
图2为5A06铝合金管的待焊接接头结构示意图。
具体实施方式
实施例
如图1和图2所示，1Cr18Ni9Ti不锈钢管壁厚为2mm，5A06铝合金管壁厚为2mm。
(1)在1Cr18Ni9Ti不锈钢管待焊接部位加工11mm长的外螺纹，然后对1Cr18Ni9Ti不锈钢管待焊接表面进行酸洗，酸洗后1Cr18Ni9Ti不锈钢管待焊接表面光洁度为3.2μm，最后在待焊接表面镀覆3μm镍层；
(2)在5A06铝合金管待焊接部位加工11mm长的内螺纹，然后在5A06铝合金管待焊接表面加工焊接坡口，坡口角度30°，钝边不大于1mm，最后对焊接坡口进行碱洗，碱洗后焊接坡口表面光洁度为3.2μm；
(3)将步骤(1)预处理后的1Cr18Ni9Ti不锈钢管的待焊接部位拧入步骤(2)预处理后的5A06铝合金管的坡口内，间隙不大于0.15mm，得到待焊接工件；
(4)对步骤(3)得到的待焊接工件在焊接炉内进行钎焊，钎焊温度610℃，钎焊时间20s；
(5)钎焊完成后对工件进行后处理，后处理的方法为：当待焊接工件完成钎焊后，将钎焊后的工件从钎焊炉内取出，在空气中冷却，红外测温至150℃以下即可对工件进行清洗，清洗时首先用80℃热水浸泡工件，并使用纤维刷将钎缝周围的残余钎剂刷掉，然后用清洁的冷水冲洗，洗净后在8％的稀硝酸中浸洗20分钟，然后再用80℃热水刷洗，并用纤维刷擦洗，最后用冷水冲洗至钎缝周围没有钎剂残留痕迹方可结束清洗。
将得到的连接后的1Cr18Ni9Ti不锈钢管和5A06铝合金管进行接头焊接强度测试和接头焊接密封性测试；
焊接接头力学性能试验按照GB2651-89《焊接接头拉伸试验方法》进行，焊件接头上沿垂直焊缝方向切取拉伸试样，保证焊缝处于试样中部。拉伸速度为1mm/min。5A06铝合金的抗拉强度为348MPa，焊接接头拉伸试验断裂位置均为防锈铝母材热影响区，接头的横向抗拉强度为210MPa，强度系数为0.6，可以满足实际使用要求。
进行接头密封性测试方法为：液压试验8MPa，气压5MPa保压5分钟，测试结果为：不泄露。结果表明焊接接头的密封性能够满足要求。并且钎焊缝经过发动机试车工作考核。

Claims (10)

1.一种1Cr18Ni9Ti不锈钢管与5A06铝合金管的炉中钎焊方法，其特征在于该方法的步骤包括：
(1)对1Cr18Ni9Ti不锈钢管待焊接表面进行预处理；
(2)对5A06铝合金管待焊接表面进行预处理；
(3)将步骤(1)预处理后的1Cr18Ni9Ti不锈钢管的待焊接部位连接到到步骤(2)预处理后的5A06铝合金管的坡口内，得到待焊接工件；
(4)对步骤(3)得到的待焊接工件在焊接炉内进行钎焊；
(5)钎焊完成后对工件进行后处理。
2.根据权利要求1所述的一种1Cr18Ni9Ti不锈钢管与5A06铝合金管的炉中钎焊方法，其特征在于：所述的步骤(1)中，对1Cr18Ni9Ti不锈钢管待焊接表面进行预处理的方法为：首先加工1Cr18Ni9Ti不锈钢管外螺纹，然后对1Cr18Ni9Ti不锈钢管待焊接表面进行化学清洗，最后在待焊接表面镀覆镍层。
3.根据权利要求2所述的一种1Cr18Ni9Ti不锈钢管与5A06铝合金管的炉中钎焊方法，其特征在于：所述的化学清洗为酸洗，在进行酸洗后，1Cr18Ni9Ti不锈钢管待焊接表面光洁度≤3.2μm；镍层的厚度为3μm～6μm。
4.根据权利要求1所述的一种1Cr18Ni9Ti不锈钢管与5A06铝合金管的炉中钎焊方法，其特征在于：所述的步骤(2)中，对5A06铝合金管待焊接表面进行预处理的方法为：首先在5A06铝合金管待焊接表面加工内螺纹，然后在5A06铝合金管待焊接表面加工焊接坡口，最后对焊接坡口进行化学清洗。
5.根据权利要求4所述的一种1Cr18Ni9Ti不锈钢管与5A06铝合金管的炉中钎焊方法，其特征在于：所述的化学清洗为碱洗，进行碱洗后，焊接坡口表面光洁度≤3.2μm。
6.根据权利要求4所述的一种1Cr18Ni9Ti不锈钢管与5A06铝合金管的炉中钎焊方法，其特征在于：加工焊接坡口时：当5A06铝合金管的壁厚为1.5～2.5mm时，焊接坡口的坡口角度25°～30°，钝边不大于1mm；
当5A06铝合金管的壁厚为2.5～5mm时，焊接坡口的坡口角度30°～45°，钝边不大于1mm。
7.根据权利要求1所述的一种1Cr18Ni9Ti不锈钢管与5A06铝合金管的炉中钎焊方法，其特征在于：所述的步骤(3)中，1Cr18Ni9Ti不锈钢管的待焊接部位与5A06铝合金管为螺纹连接，且螺纹有效长度不小于10mm。
8.根据权利要求1所述的一种1Cr18Ni9Ti不锈钢管与5A06铝合金管的炉中钎焊方法，其特征在于：所述步骤(3)中，将1Cr18Ni9Ti不锈钢管的待焊接部位拧入到5A06铝合金管的坡口内，钢管与铝管的配合间隙为0.10-0.20mm。
9.根据权利要求1所述的一种1Cr18Ni9Ti不锈钢管与5A06铝合金管的炉中钎焊方法，其特征在于：所述步骤(4)中，对待焊接工件进行钎焊时的钎焊参数为：
当1Cr18Ni9Ti不锈钢管的壁厚为1.5～2.5mm且5A06铝合金管的壁厚为1.5～2.5mm时，钎焊温度为590-610℃，钎焊时间为15-30s；
当1Cr18Ni9Ti不锈钢管的壁厚为2.5～5mm且5A06铝合金管的壁厚为2.5～5mm时，钎焊温度为600-620℃，钎焊时间为20-40s。
10.根据权利要求1所述的一种1Cr18Ni9Ti不锈钢管与5A06铝合金管的炉中钎焊方法，其特征在于：所述步骤(5)中，钎焊完成后对工件进行后处理的方法为：当待焊接工件完成钎焊后，将钎焊后的工件从钎焊炉内取出，在空气中冷却，红外测温至150℃以下时对工件进行清洗，清洗时首先用70～80℃热水浸泡工件，并使用纤维刷将钎缝周围的残余钎剂刷掉，然后用清洁的冷水冲洗，洗净后在5％～8％的稀硝酸中浸洗15～20分钟，然后再用70～80℃热水刷洗，并用纤维刷擦洗，最后用冷水冲洗至钎缝周围没有钎剂残留痕迹后结束清洗。
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