CN110560944A - 一种微重力下的合金焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种微重力下的合金焊接装置和方法。所述装置包括：磁场装置、合金零件、焊料和焊枪。磁场装置用于产生梯度磁场，合金零件放置于磁场装置产生的梯度磁场中；焊枪使焊料加热达到熔融态并在磁场作用下实施合金零件之间的焊接操作。本发明利用超导磁场技术来模拟重力环境，从而提供地面作业环境，消除太空微重力环境带来的负面影响，保证焊接工作的正常进行。

Description

一种微重力下的合金焊接方法
技术领域
本发明涉及金属加工领域，更具体地指一种微重力下的合金焊接方法。
背景技术
在星际飞行任务中，例如前往火星的漫长的旅途中，要补充新的部件是很困难的，这就需要太空旅行者准备一些修理工具，充当修理工，做一些小小的修补，例如焊焊这里的部件，修修那里的部件。
然而，太空中熔化的焊料所表现的行为与地面会有些不同。在太空舱里处于微重力状态下，熔化的焊料不能像在地球上那样，有一个重力将其向下拉，所以在焊接时表面张力的作用就占了主导地位，它使液态的焊料朝不同方向漂去。换句话说，地面上所采用的焊接技术在太空轨道上就不能形成很好的焊点。在焊接时，焊料与金属融合的精确地点与焊料的表面张力、重力和金属丝的受潮程度有关。如果消除重力的影响，就可以让物理学家更好地了解其它因素在焊接中的作用。
可能出现的更糟糕情况是太空焊接的焊点会变得非常脆弱。在地球上，由于重力的作用，在液态焊料中的气泡会上升到焊料的表面，然后消失。在微重力环境下，由于重力的作用小于气泡浮力，焊料中的气泡就不一定上升，而是留在焊料中，然后凝固在里面，结果使得焊点变得不牢固。在太空这样的特殊环境下出现这些问题将是十分严重的。
针对现有技术方法中的上述问题，需要提供一种微重力下的合金焊接方法，使得熔融态焊料能够长时间依附在合金表面，同时，焊料内的气泡也能及时脱附，不影响焊缝质量。
发明内容
本发明的目的就是提供这样一种微重力下的合金焊接方法，通过梯度磁场施加的磁化力，使得熔融态焊料能够长时间依附在合金表面，同时，焊料内的气泡也能及时脱附，不影响焊缝质量。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案。
一种微重力下的合金焊接装置，包括：磁场装置，所述磁场装置产生梯度磁场；合金零件，所述合金零件放置于磁场装置产生的梯度磁场中；焊料；以及焊枪，使所述焊料加热达到熔融态并在磁场作用下实施所述合金零件之间的焊接操作。
在本发明一实施例中，所述磁场装置为一对超导磁体。
所述超导磁体在重力方向上产生的梯度磁场在-4500T2/m到+4500T2/m之间。
在本发明一实施例中，所述焊枪为机械化自动控制焊枪，其位移精度在1mm之内。
在本发明一实施例中，所述焊料为铝焊料。
本发明还提供一种微重力下的合金焊接方法，所述方法包括以下步骤：将待焊接的合金零件放置于磁场装置中；打开磁场装置，产生梯度磁场；利用焊枪使焊料加热达到熔融态并在磁场作用下实现合金零件的焊接操作；待焊料与合金零件结合牢固后，关闭磁场装置。
本发明利用超导磁场技术来模拟重力环境，从而提供地面作业环境，消除了太空微重力环境带来的负面影响，保证焊接工作的正常进行，进而使得太空作业工作得到安全保障。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。
图1是根据本发明的微重力下的合金焊接装置的示意图。图中：1为磁场装置2、3为合金零件、4为焊料、5为焊枪。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明的技术方案进行具体说明。
以下在具体实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何本领域技术人员了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的说明书、权利要求及附图，本领域技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。
一种微重力下的合金焊接方法，包括梯度磁场装置(1)、合金零件(2)、(3)、焊料(4)和焊枪(5)；其特征在于，所述合金零件(2)、(3)放置于梯度磁场装置(1)中，在磁场作用下，实施焊接操作。
本发明提供一种微重力下的合金焊接装置，包括：磁场装置，所述磁场装置产生梯度磁场；合金零件，所述合金零件放置于磁场装置产生的梯度磁场中；焊料；以及焊枪，使所述焊料加热达到熔融态并在磁场作用下实施所述合金零件之间的焊接操作。
在本发明一实施例中，所述磁场装置为一对超导磁体。所述超导磁体在重力方向上产生的梯度磁场在-4500T2/m到+4500T2/m之间。
在本发明一实施例中，所述焊枪为机械化自动控制焊枪，其位移精度在1mm之内。
在本发明一实施例中，所述焊料为铝焊料。
本发明还提供一种微重力下的合金焊接方法，所述方法包括以下步骤：将待焊接的合金零件放置于磁场装置中；打开磁场装置，产生梯度磁场；利用焊枪使焊料加热达到熔融态并在磁场作用下实现合金零件的焊接操作；待焊料与合金零件结合牢固后，关闭磁场装置。
图1是根据本发明的微重力下的合金焊接装置的示意图。图中：1为磁场装置2、3为合金零件、4为焊料、5为焊枪。
微重力下合金焊接装置包括磁场装置1、合金零件2、3、焊料4和焊枪5。合金零件2、3放置于梯度磁场装置1中，在磁场作用下实施焊接操作。
上述磁场装置1能够在重力方向上提供在-4500到+4500的梯度磁场。
上述焊枪5为机械化自动控制，其位移精度控制在1mm之内。
执行合金焊接操作时，连接好各实验设备，打开磁场设备，选用铝焊料，通过焊枪加热铝焊料使其达到熔融态，此时熔融液在梯度磁场中受到磁体积力的作用，调节磁场梯度大小，使其达到1500T2/m，此时铝焊料在磁重力补偿作用下，满足模拟的地面常重力环境。待焊料完全与焊体结合牢固后，关闭磁场，此时焊接工作顺利完成。
最后，需要指出的是，虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，在不脱离本发明构思的前提下还可以作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (10)

1.一种微重力下的合金焊接装置，其特征在于，所述合金焊接装置包括：
磁场装置，所述磁场装置产生梯度磁场；
合金零件，所述合金零件放置于磁场装置产生的梯度磁场中；
焊料；以及
焊枪，使所述焊料加热达到熔融态并在磁场作用下实施所述合金零件之间的焊接操作。
2.如权利要求1所述的微重力下的合金焊接装置，其特征在于，所述磁场装置为一对超导磁体。
3.如权利要求2所述的微重力下的合金焊接装置，其特征在于，所述超导磁体在重力方向上产生的梯度磁场在-4500T2/m到+4500T2/m之间。
4.如权利要求1所述的微重力下的合金焊接装置，其特征在于，所述焊枪为机械化自动控制焊枪，其位移精度在1mm之内。
5.如权利要求1所述的微重力下的合金焊接装置，其特征在于，所述焊料为铝焊料。
6.一种微重力下的合金焊接方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
将待焊接的合金零件放置于磁场装置中；
打开磁场装置，产生梯度磁场；
利用焊枪使焊料加热达到熔融态并在磁场作用下实现合金零件的焊接操作；
待焊料与合金零件结合牢固后，关闭磁场装置。
7.如权利要求6所述的微重力下的合金焊接方法，其特征在于，所述磁场装置为一对超导磁体，所述合金零件位于所述一对超导磁体之间。
8.如权利要求7所述的微重力下的合金焊接方法，其特征在于，所述超导磁体在重力方向上产生梯度磁场在-4500T2/m到+4500T2/m之间。
9.如权利要求6所述的微重力下的合金焊接方法，其特征在于，所述焊枪为机械化自动控制焊枪，其位移精度在1mm之内。
10.如权利要求6所述的微重力下的合金焊接方法，其特征在于，所述焊料为铝焊料。
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