CN110773847A - 一种不锈钢毛细管搭接氩弧焊工艺 - Google Patents

一种不锈钢毛细管搭接氩弧焊工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提供的一种不锈钢毛细管搭接氩弧焊工艺；通过确定合理的搭接套管规格，选择合理的焊前清理方式，设定合理的焊接参数和焊接方法等，有效防止了毛细管焊穿、熔蚀、焊后堵塞等缺陷，实现了毛细管的搭接氩弧焊成型，获得了内外部质量、气密性、强度优良的焊接接头，也较好的保证了毛细管焊缝处的内径通过性。

Description

一种不锈钢毛细管搭接氩弧焊工艺
技术领域
本发明涉及一种不锈钢毛细管搭接氩弧焊工艺。
背景技术
随着航空、航天事业的发展，毛细管焊接结构越来越被重视，并已用于某些关键部件上。例如在航天产品导引头探测器制冷气瓶组件的设计结构中，气瓶中的氮气通过毛细管路给导引头探测器供气制冷，毛细管路的结构是把一根毛细管两头插入到与气瓶阀体上的接嘴相匹配的管接头小孔内进行搭接氩弧焊。毛细管规格为Φ1.6mm×0.35mm。由于该产品是在航天产品高速飞行过程中对导引头探测器供气制冷，工作环境苛刻严酷，因而对毛细管焊接接头的可靠性与使用寿命都提出了很高的技术要求，不允许毛细管焊接接头存在裂纹、气孔、熔蚀等缺陷，焊缝等级要求为Ⅱ级焊缝，并要求能承受75MPa压力；为保证制冷效果，对毛细管焊缝处内径做了具体要求以保证充足的气体流量。
不锈钢毛细管由于其壁厚很薄，氩弧焊过程中极易出现烧穿缺陷和过烧熔蚀缺陷，从而造成焊接接头质量不达标和毛细管堵塞的现象，导致无法实现对导引头探测器供气制冷的效果。
现阶段毛细管焊接基本均采用真空钎焊成型，但真空钎焊焊接后焊接接头的强度储备低，较难满足焊接接头承压强度和使用寿命。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种不锈钢毛细管搭接氩弧焊工艺，使焊接接头成型良好，无焊接缺陷，焊接接头的内外部质量、气密性、强度和内径通过性均满足技术要求。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种不锈钢毛细管搭接氩弧焊工艺；包括以下步骤：
1)焊前清理，清理毛细管和搭接头待焊部位表面；
2)装配，使用与毛细管内壁相同直径的实心杆插入毛细管内，然后将搭接头安装在需焊接位置；
3)焊接，使用氩弧焊将搭接头焊接在毛细管上；
4)焊接完成后立即抽出实心杆。
所述步骤1)中清理步骤为：
1.1)用刀片将毛细管和搭接头待焊处的氧化层刮除；
1.2)用细砂纸研磨待焊接处；
1.3)用超声波对毛细管和搭接头；
1.4)用丙酮擦拭待焊处。
所述步骤3焊接过程中不添加焊丝，氩弧焊钨极为φ1mm，喷嘴直径为φ6mm；采用高频冲焊，焊接参数为：脉冲频率1.75kHz，波谷电流4～8A，波峰电流12～18A，滞后给气时间5s，电压8～10V，气体流量8～12L/min。
所述步骤3的具体焊接步骤为：
3.1)先焊接每个需焊接处圆周的一半；
3.2)下调波谷电流1～2A，下调波峰电流2～4A；
3.3)完成另一半圆周的焊接。
所述步骤3)中焊接起弧位置和焊接位置均偏向搭接头，电弧不直接与毛细管接触。
所述搭接头的管壁厚度大于毛细管厚度0.05～0.15mm，搭接头内径大于毛细管外径0.05～0.1mm。
所述实心杆为W70-Cu30钨铜合金杆。
本发明的有益效果在于：通过确定合理的搭接套管规格，选择合理的焊前清理方式，设定合理的焊接参数和焊接方法等，有效防止了毛细管焊穿、熔蚀、焊后堵塞等缺陷，实现了毛细管的搭接氩弧焊成型，获得了内外部质量、气密性、强度优良的焊接接头，也较好的保证了毛细管焊缝处的内径通过性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图中：1-毛细管，2-搭接头，3-实心杆，4-焊缝。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
一种不锈钢毛细管搭接氩弧焊工艺；包括以下步骤：
1)焊前清理，清理毛细管和搭接头待焊部位表面，对毛细管和搭接接头进行清理，去除待焊部位表面的油污、灰尘、油脂等多余物，保证焊接质量；
2)装配，使用与毛细管内壁相同直径的实心杆插入毛细管内，然后将搭接头安装在需焊接位置；
3)焊接，使用氩弧焊将搭接头焊接在毛细管上；
4)焊接完成后立即抽出实心杆。
所述步骤1中清理步骤为：
1.1)用刀片将毛细管和搭接头待焊处的氧化层刮除；
1.2)用细砂纸研磨待焊接处；
1.3)用超声波对毛细管和搭接头，然后用15倍的放大镜检查，如发现管口有毛刺，必须用小磨头轻轻旋转把毛刺去除；
1.4)用白布蘸丙酮擦拭待焊处。
所述步骤3焊接过程中不添加焊丝，氩弧焊钨极为φ1mm，喷嘴直径为φ6mm；采用高频冲焊，焊接参数为：脉冲频率1.75kHz，波谷电流4～8A，波峰电流12～18A，滞后给气时间5s，电压8～10V，气体流量8～12L/min。
所述步骤3)的具体焊接步骤为：
3.1)先焊接每个需焊接处圆周的一半；
3.2)下调波谷电流1～2A，下调波峰电流2～4A；
3.3)完成另一半圆周的焊接。
所述步骤3)中焊接起弧位置和焊接位置均偏向搭接头，电弧不直接与毛细管接触。
所述搭接头的管壁厚度大于毛细管厚度0.05～0.15mm，搭接头内径大于毛细管外径0.05～0.1mm。
所述实心杆为W70-Cu30钨铜合金杆。
实施例1：
在导弹导引头探测器制冷气瓶组件的设计结构中，气瓶中的氮气通过毛细管路给导引头探测器供气制冷，毛细管路的结构是把一根毛细管两头插入到与气瓶阀体上的接嘴相匹配的管接头小孔内进行搭接氩弧焊。毛细管产品材料为1Crl8Ni9，外径为Φ1.6mm，壁厚仅0.35mm。由于该产品是在导弹高空、高速飞行过程中对导引头探测器供气制冷，工作环境苛刻严酷，因而对毛细管焊接接头的可靠性与使用寿命都提出了很高的技术要求，不允许毛细管焊接接头存在裂纹、气孔、熔蚀等缺陷，焊缝等级要求为Ⅱ级焊缝，并要求能承受75MPa压力。为保证制冷效果，毛细管焊后不得堵塞，要求焊后焊缝处内径不得小于Φ0.7mm以保证充足的气体流量。使用本发明焊接工艺进行毛细管搭接焊结构设计和焊接：
一、搭接套管规格的确定：
管接头材料定为1Crl8Ni9，接头搭接套管的内径为Φ1.6+0.10mm，壁厚为0.45mm。
二、焊前清理：
首先用刀片将不锈钢毛细管和管接头搭接套管处的氧化层刮除，再用细砂纸研磨，使端面光滑平整，然后用15倍的放大镜检查，如发现管口有毛刺，用小磨头轻轻旋转把毛刺去除，然后将毛细管和管接头一同超声波清洗干净。施焊前用干净的白布蘸丙酮擦拭待焊处。
三、进行不锈钢毛细管搭接氩弧焊
将毛细管插入管接头搭接套管深度约6mm，然后将0.8mm的W70-Cu30钨铜合金插入毛细管内保证焊漏成型。焊接过程中起弧位置和焊接位置均偏向接头搭接套管，电弧不得直接接触毛细管。焊接分两次焊接成型，每次各焊圆周一半，第一次焊接圆周一半的参数见表1，焊接圆周另一半时的焊接参数见表2。焊接完成后在热状态立刻抽出W70-Cu30钨铜合金，避免焊漏冷却成型后将其夹紧后不易取出。
表1不锈钢毛细管圆周一半搭接氩弧焊工艺参数
Figure BDA0002243042360000061
表2不锈钢毛细管圆周另一半搭接氩弧焊工艺参数
Figure BDA0002243042360000062
四、对焊接接头进行检测：
1)对毛细管内径进行通过性检查。用0.7mm铜丝塞入毛细管检测通过内径，经检测铜丝可毫无阻碍的通过毛细管，通过内径符合技术要求；
2)对焊缝质量进行X光检查。对焊缝进行X光探伤检查，焊缝满足Ⅱ级焊缝要求；
3)对焊缝进行水压强度试验验证。向管路中了加75MPa水压，焊点处未发现泄露现象；
4)对焊缝进行超高压气密试验验证。向管路中加50MPa气压，将产品放入水槽中观察，焊点处未发现漏气现象；
5)对管路焊缝进行了1600次冲压、泄压疲劳试验，焊缝满足使用寿命要求。
实施例2：
在导弹导引头探测器制冷气瓶组件的设计结构中，气瓶中的氮气通过毛细管路给导引头探测器供气制冷，毛细管路的结构是把一根毛细管两头插入到与气瓶阀体上的接嘴相匹配的管接头小孔内进行搭接氩弧焊。毛细管产品材料为1Crl8Ni9，外径为Φ1.5mm，壁厚仅0.3mm。由于该产品是在导弹高空、高速飞行过程中对导引头探测器供气制冷，工作环境苛刻严酷，因而对毛细管焊接接头的可靠性与使用寿命都提出了很高的技术要求，不允许毛细管焊接接头存在裂纹、气孔、熔蚀等缺陷，焊缝等级要求为Ⅱ级焊缝，并要求能承受75MPa压力。为保证制冷效果，毛细管焊后不得堵塞，要求焊后焊缝处内径不得小于Φ0.7mm以保证充足的气体流量。使用本发明焊接工艺进行毛细管搭接焊结构设计和焊接：
一、搭接套管规格的确定：
管接头材料定为1Crl8Ni9，接头搭接套管的内径为Φ1.5+0.10mm，壁厚为0.4mm。
二、焊前清理：
首先用刀片将不锈钢毛细管和管接头搭接套管处的氧化层刮除，再用细砂纸研磨，使端面光滑平整，然后用15倍的放大镜检查，如发现管口有毛刺，用小磨头轻轻旋转把毛刺去除，然后将毛细管和管接头一同超声波清洗干净。施焊前用干净的白布蘸丙酮擦拭待焊处。
三、进行不锈钢毛细管搭接氩弧焊
将毛细管插入管接头搭接套管约深度约7mm，然后将0.8mm的W70-Cu30钨铜合金插入毛细管内保证焊漏成型。焊接过程中起弧位置和焊接位置均偏向接头搭接套管，电弧不得直接接触毛细管。焊接分两次焊接成型，每次各焊圆周一半，第一次焊接圆周一半的参数见表3，焊接圆周另一半时的焊接参数见表4。焊接完成后在热状态立刻抽出W70-Cu30钨铜合金，避免焊漏冷却成型后将其夹紧后不易取出。
表3不锈钢毛细管圆周一半搭接氩弧焊工艺参数
Figure BDA0002243042360000081
表4不锈钢毛细管圆周另一半搭接氩弧焊工艺参数
Figure BDA0002243042360000082
四、对焊接接头进行检测：
1)对毛细管内径进行通过性检查。用0.7mm铜丝塞入毛细管检测通过内径，经检测铜丝可毫无阻碍的通过毛细管，通过内径符合技术要求；
2)对焊缝质量进行X光检查。对焊缝进行X光探伤检查，焊缝满足Ⅱ级焊缝要求；
3)对焊缝进行水压强度试验验证。向管路中了加75MPa水压，焊点处未发现泄露现象；
4)对焊缝进行超高压气密试验验证。向管路中加50MPa气压，将产品放入水槽中观察，焊点处未发现漏气现象；
5)对管路焊缝进行了1600次冲压、泄压疲劳试验，焊缝满足使用寿命要求。

Claims (7)

1.一种不锈钢毛细管搭接氩弧焊工艺，包括以下步骤：
1)焊前清理，清理毛细管和搭接头待焊部位表面；
2)装配，使用与毛细管内壁相同直径的实心杆插入毛细管内，然后将搭接头安装在需焊接位置；
3)焊接，使用氩弧焊将搭接头焊接在毛细管上；
4)焊接完成后立即抽出实心杆。
2.如权利要求1所述的不锈钢毛细管搭接氩弧焊工艺，其特征在于：所述步骤1)中清理步骤为：
1.1)用刀片将毛细管和搭接头待焊处的氧化层刮除；
1.2)用细砂纸研磨待焊接处；
1.3)用超声波对毛细管和搭接头；
1.4)用丙酮擦拭待焊处。
3.如权利要求1所述的不锈钢毛细管搭接氩弧焊工艺，其特征在于：所述步骤3)焊接过程中不添加焊丝，氩弧焊钨极为φ1mm，喷嘴直径为φ6mm；采用高频冲焊，焊接参数为：脉冲频率1.75kHz，波谷电流4～8A，波峰电流12～18A，滞后给气时间5s，电压8～10V，气体流量8～12L/min。
4.如权利要求1所述的不锈钢毛细管搭接氩弧焊工艺，其特征在于：所述步骤3)的具体焊接步骤为：
3.1)先焊接每个需焊接处圆周的一半；
3.2)下调波谷电流1～2A，下调波峰电流2～4A；
3.3)完成另一半圆周的焊接。
5.如权利要求1所述的不锈钢毛细管搭接氩弧焊工艺，其特征在于：所述步骤3)中焊接起弧位置和焊接位置均偏向搭接头，电弧不直接与毛细管接触。
6.如权利要求1所述的不锈钢毛细管搭接氩弧焊工艺，其特征在于：所述搭接头的管壁厚度大于毛细管厚度0.05～0.15mm，搭接头内径大于毛细管外径0.05～0.1mm。
7.如权利要求1所述的不锈钢毛细管搭接氩弧焊工艺，其特征在于：所述实心杆为W70-Cu30钨铜合金杆。
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