CN112388095A - 一种钢铝复合管材钎焊设备、钎焊方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于钢铝复合管材的钎焊技术领域，特别涉及一种钢铝复合管材钎焊设备及钎焊方法，所述的钎焊设备包括封堵组件、锡炉、抽真空装置和高压气体产生装置，其中，封堵组件设有两组，且分别位于所述铝型材和钢管的两端，位于两端的封堵组件与所述铝型材的内管壁、钢管的外管壁围合形成一封闭区间；高压气体产生装置通过注入管道连通至所述锡炉，用于将熔融后的锡料经由连接在锡炉出料口的管道注入到所述的封闭区间内；本发明提供的钎焊设备可实现各类规则形状钢铝复合管材的制造，且基于该钎焊设备进行钎焊时无需使用助焊剂，同时采用了预抽真空的方式，成功的避免了盐浴钎焊存在的助焊剂腐蚀问题和气孔等缺陷。
Description
技术领域
本发明属于钢铝复合管材的钎焊技术领域，特别涉及一种钢铝复合管材钎焊设备及钎焊方法。
背景技术
钢铝复合管通常应用于换热器、低温泵等需要导热性能良好，且有着严格密封要求的场所。传统的钢铝复合管材采用液压涨管成型、热等静压焊接或盐浴钎焊成型工艺。其中，液压涨管成型是利用胀管机提供的高压液压压力施加于耐高压弹性橡胶体产生的径向压力将管子胀接于管板上，当超高液压压力通过高强度合金芯杆进入耐高压弹性橡胶体时，耐高压弹性橡胶体产生径向压力，该压力足以使管子材料发生塑性变形，从而实现管子与管板间的胀接。但是，液压涨管成型仅适合成型外形规则的结构，对于不规则形状的钢铝复合管成型难度和成本较高。
热等静压焊接是将制品放置到密闭的容器中，向制品施加各向同等的压力，同时施以高温，在高温高压的作用下，制品得以烧结和致密化。利用热等静压焊接可以制成各类钢铝复合管，但是对设备本身要求很高，成本同样偏高。
盐浴钎焊是用熔融状盐做加热和保护介质的一种硬钎焊方法，其通常采用电阻或燃气加热到钎焊所需的温度条件，把装有钎料的焊件浸入盐浴槽，然后取出即可，故亦称“浸沾钎焊”。盐浴钎焊的成本和效率均可得到有效的控制，但是钎焊区域的气孔和助溶剂的腐蚀等问题难以解决。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种钢铝复合管材钎焊设备，以及利用该钎焊设备进行钢铝复合管材钎焊的方法，通过该钎焊设备，无需使用助焊剂，避免了传统的盐浴钎焊存在的助焊剂腐蚀问题和气孔等缺陷问题。
为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种钢铝复合管材钎焊设备，用于铝型材与钢管的焊接固定，所述的钎焊设备包括：
封堵组件，设有两组，且分别位于所述铝型材和钢管的两端，位于两端的封堵组件与所述铝型材的内管壁、钢管的外管壁围合形成一封闭区间；
锡炉，用于熔融锡料，所述锡炉的出料口经由管道连通至所述铝型材和钢管一端的封闭区间内；
抽真空装置，其通过抽真空管道连通至所述铝型材和钢管一端的封闭区间内；
高压气体产生装置，其通过注入管道连通至所述锡炉，用于将熔融后的锡料经由连接在锡炉出料口的管道注入到所述的封闭区间内。
在进一步的技术方案中，连接在锡炉出料口的管道上设有直通阀用于控制所述管道的通断。
在进一步的技术方案中，所述的钢铝复合管材钎焊设备还包括：
泄压管道，其一端连通至所述铝型材和钢管一端的封闭区间内，所述泄压管道上设有泄压阀用于控制所述泄压管道的通断。
在进一步的技术方案中，所述的钢铝复合管材钎焊设备还包括一透明聚四氟乙烯管，所述的泄压管道经由该聚四氟乙烯管连通至所述铝型材和钢管一端的封闭区间。
在进一步的技术方案中，所述的钢铝复合管材钎焊设备还包括：
辅助加热装置，其绕设在所述铝型材的表面，用于对所述铝型材和钢管进行加热。
在进一步的技术方案中，所述的封堵组件包括：
密封法兰，其套设在所述铝型材的端部，所述密封法兰的外端面向外延伸形成一容置空间；
氟橡胶密封圈，设置在所述密封法兰的内壁与铝型材的外壁之间；
堵头，插置固定在所述钢管的端部，所述堵头的外端向外延伸出所述的容置空间，且在堵头上固定一锁紧密封件。
本发明第二方面提供了一种钢铝复合管材钎焊方法，包括以下步骤：
采用抽真空装置将所述封闭区间内的真空度抽至10Pa以内；
通过锡炉将锡料熔融，再利用高压气体产生装置产生的高压气体将熔融后的锡料自铝型材和钢管的一端送入所述的封闭空间内，待温度降低至常温后，钎焊完成。
在进一步的技术方案中，所述铝型材的内表面和钢管的外表面均做镀镍处理，且镀镍的厚度为3-10μm。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
本发明提供的钎焊设备可实现各类规则形状钢铝复合管材的制造，且基于该钎焊设备进行钎焊时无需使用助焊剂，同时采用了预抽真空的方式，成功的避免了盐浴钎焊存在的助焊剂腐蚀问题和气孔等缺陷。
基于本发明提供的钎焊设备进行钎焊，钎焊的温度低于300℃，属于软钎焊工艺，便于操作。
基于本发明提供的钎焊设备进行钎焊后得到的钎焊面，经液氮至常温的冷热冲击处理，焊缝不会出现开裂的问题。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式中予以详细说明。
附图说明
图1示出为根据本发明具体实施方式提供的一种钢铝复合管材钎焊设备的结构示意图；
图2示出为图1中A-A截面的示意图；
图3示出为图2中B位置的放大示意图；
图中标号说明：1-铝型材，2-钢管，10-封堵组件，11-密封法兰，12-氟橡胶密封圈，13-堵头，14-锁紧密封件，20-锡炉，201-主加热装置，21-管道，211-直通阀，30-抽真空装置，31-抽真空管道，311-阀门，40-高压气体产生装置，41-注入管道，50-泄压管道，51-泄压阀，60-聚四氟乙烯管，70-辅助加热装置。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体附图，进一步阐明本发明。
需要说明的是，在本发明中，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文中所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
结合图1-3所示，本发明提供了一种钢铝复合管材钎焊设备，用于铝型材1与钢管2的焊接固定，所述的钎焊设备包括封堵组件10、锡炉20、抽真空装置30和高压气体产生装置40；其中，所述的封堵组件10设有两组，且分别位于所述铝型材1和钢管2的两端，位于两端的封堵组件10与所述铝型材1的内管壁、钢管2的外管壁围合形成一封闭区间；
所述的锡炉20上绕设有主加热装置201，用于熔融锡料，且该锡炉20的出料口经由管道21连通至所述铝型材1和钢管2一端的封闭区间内，进一步的，为了方便控制，连接在锡炉20出料口的管道21上设有直通阀211用于控制所述管道21的通断；
所述的抽真空装置30通过抽真空管道31连通至所述铝型材1和钢管2一端的封闭区间内，更为具体的，为了方便控制，所述的抽真空管道31上设置有阀门311用于控制抽真空管道31的通断；
所述的高压气体产生装置40通过注入管道41连通至所述锡炉20，用于将熔融后的锡料经由连接在锡炉20出料口的管道21注入到所述的封闭区间内。
本发明提供的钎焊设备，通过封堵组件10在待钎焊部位营造出真空的条件，即铝型材1的内壁与钢管2的外壁之间的待钎焊部位为真空氛围，再利用高压气体将熔融的锡料引入，解决了传统的盐浴钎焊时出现气孔的缺陷，且不会有腐蚀性物质的残留问题，确保了铝型材1与钢管2之间的良好的换热效果，可有效的提高此类钢铝复合管的使用寿命。需要指出的是，所述的高压气体为惰性气体。
本发明中，所述的钢管2具体可选择为不锈钢管，所述的铝型材1具有管状的空腔供钢管2插置其中，并通过钎焊的方法实现铝型材1的内表面与钢管2的外表面的焊接固定。所述铝型材1的外部结构可根据具体产品的结构做出改变，均适用于本发明提供的钎焊设备。
本发明提供的钎焊设备，其使用的锡料包括熔点在100℃和280℃之间所有锡类锡料。本发明在此不做赘述。
进一步的，根据本发明，所述的钢铝复合管材钎焊设备还包括泄压管道50，所述泄压管道50的一端连通至所述铝型材1和钢管2一端的封闭区间内，所述泄压管道50上设有泄压阀51用于控制所述泄压管道50的通断。通过该泄压管道50的设置，在钎焊完成后，通过泄压阀51完成封闭区间内压力的释放。
进一步的，根据本发明，所述的钢铝复合管材钎焊设备还包括一透明的聚四氟乙烯管60，所述的泄压管道50经由该聚四氟乙烯管60连通至所述铝型材1和钢管2一端的封闭区间。通过该透明的聚四氟乙烯管60的设置，在通过压力将锡料注入封闭区间且注满时，可以通过透明的聚四氟乙烯管60观察到管道内出现锡料，即确定注料完成，此时，关闭管道21上的直通阀211。
本发明中，所述的钢铝复合管材钎焊设备还包括辅助加热装置70，所述的辅助加热装置70绕设在所述铝型材1的表面，用于对所述铝型材1和钢管2进行加热。
进一步的，本发明中，作为该封堵组件10的一种具体的实施方式，所述的封堵组件10包括密封法兰11，氟橡胶密封圈12和堵头13；所述的密封法兰11套设在所述铝型材1的端部，所述密封法兰11的外端面向外延伸形成一容置空间；所述的氟橡胶密封圈12设置在所述密封法兰11的内壁与铝型材1的外壁之间；所述的堵头13插置固定在所述钢管2的端部，所述堵头13的外端向外延伸出所述的容置空间，且在堵头13上固定一锁紧密封件14。
本发明还提供了一种采用上述钎焊设备对钢铝复合管材钎焊的方法，包括以下步骤：采用抽真空装置30将所述封闭区间内的真空度抽至10Pa以内；
通过锡炉20将锡料熔融，再利用高压气体产生装置40产生的高压气体将熔融后的锡料自铝型材1和钢管2的一端送入所述的封闭空间内，待温度降低至常温后，钎焊完成。
更为具体的：通过主加热装置201加热锡炉20中的锡料，待锡料熔融后，通过高压气体产生装置40产生的高压气体将熔融的锡料注入铝型材1与钢管2之间，由直通阀211控制锡料的通断；
锡料注入前，开启阀门311，关闭泄压阀51和直通阀211，通过抽真空装置30将铝型材1与钢管2之间的封闭区间的真空度抽至10Pa以内，然后关闭阀门311，通过辅助加热装置70将铝型材1与钢管2加热至高于锡料熔点20℃，然后开启直通阀211，通过压力注入锡料，观察透明的聚四氟乙烯管60，当发现聚四氟乙烯管60内出现锡料后，关闭直通阀211，关闭所有加热器材，待温度降低至常温后，拆除全套焊锡设备，焊接完成。
根据本发明提供的方法，所述铝型材1的内表面和钢管2的外表面均做镀镍处理，且镀镍的厚度为3-10μm。通过在钎焊面上进行镀镍处理，可确保锡料在不锈钢管的表面有良好的浸润性，有效的提升钎焊强度。
通过本发明提供的钎焊设备和钎焊方法得到的钎焊面，通过液氮至常温的冷热冲击处理，焊缝未出现开裂的问题。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的特点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种钢铝复合管材钎焊设备，用于铝型材(1)与钢管(2)的焊接固定，其特征在于，所述的钎焊设备包括：
封堵组件(10)，设有两组，且分别位于所述铝型材(1)和钢管(2)的两端，位于两端的封堵组件(10)与所述铝型材(1)的内管壁、钢管(2)的外管壁围合形成一封闭区间；
锡炉(20)，用于熔融锡料，所述锡炉(20)的出料口经由管道(21)连通至所述铝型材(1)和钢管(2)一端的封闭区间内；
抽真空装置(30)，其通过抽真空管道(31)连通至所述铝型材(1)和钢管(2)一端的封闭区间内；
高压气体产生装置(40)，其通过注入管道(41)连通至所述锡炉(20)，用于将熔融后的锡料经由连接在锡炉(20)出料口的管道(21)注入到所述的封闭区间内。
2.根据权利要求1所述的钢铝复合管材钎焊设备，其特征在于，连接在锡炉(20)出料口的管道(21)上设有直通阀(211)用于控制所述管道(21)的通断。
3.根据权利要求1所述的钢铝复合管材钎焊设备，其特征在于，还包括：
泄压管道(50)，其一端连通至所述铝型材(1)和钢管(2)一端的封闭区间内，所述泄压管道(50)上设有泄压阀(51)用于控制所述泄压管道(50)的通断。
4.根据权利要求3所述的钢铝复合管材钎焊设备，其特征在于，还包括：透明的聚四氟乙烯管(60)，所述的泄压管道(50)经由该聚四氟乙烯管(60)连通至所述铝型材(1)和钢管(2)一端的封闭区间。
5.根据权利要求1所述的钢铝复合管材钎焊设备，其特征在于，还包括：辅助加热装置(70)，其绕设在所述铝型材(1)的表面，用于对所述铝型材(1)和钢管(2)进行加热。
6.根据权利要求1所述的钢铝复合管材钎焊设备，其特征在于，所述的封堵组件(10)包括：
密封法兰(11)，其套设在所述铝型材(1)的端部，所述密封法兰(11)的外端面向外延伸形成一容置空间；
氟橡胶密封圈(12)，设置在所述密封法兰(11)的内壁与铝型材(1)的外壁之间；
堵头(13)，插置固定在所述钢管(2)的端部，所述堵头(13)的外端向外延伸出所述的容置空间，且在堵头(13)上固定一锁紧密封件(14)。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的钎焊设备进行钢铝复合管材钎焊的方法，其特征在于，包括以下步骤：
采用抽真空装置(30)将所述封闭区间内的真空度抽至10Pa以内；
通过锡炉(20)将锡料熔融，再利用高压气体产生装置(40)产生的高压气体将熔融后的锡料自铝型材(1)和钢管(2)的一端送入所述的封闭空间内，待温度降低至常温后，钎焊完成。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述铝型材(1)的内表面和钢管(2)的外表面均做镀镍处理，且镀镍的厚度为3-10μm。
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| CN (1) | CN112388095A (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0768374A (ja) * | 1993-06-29 | 1995-03-14 | Showa Alum Corp | アルミニウム材とステンレス鋼材との接合方法 |
| JPH11123542A (ja) * | 1997-10-20 | 1999-05-11 | Shinko Alcoa Yuso Kizai Kk | フラックスを使用したアルミニウム又はアルミニウム合金材のろう付け方法 |
| CN109668007A (zh) * | 2018-12-12 | 2019-04-23 | 陕西航天机电环境工程设计院有限责任公司 | 一种高压真空夹层管道 |
| CN211465124U (zh) * | 2019-12-16 | 2020-09-11 | 烟台姝含机械设备有限公司 | 一种新型堆焊气焊枪 |
| CN213998131U (zh) * | 2020-11-24 | 2021-08-20 | 合肥科烨电物理设备制造有限公司 | 一种钢铝复合管材钎焊设备 |
-
2020
- 2020-11-24 CN CN202011332322.8A patent/CN112388095A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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