CN1234309A - 铜铝薄壁管摩擦焊端面对接工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提出的铜铝薄壁管摩擦焊对接工艺是铜管以N速旋转,铝管以工进速度V1,工进压力P1沿铜管轴线前进,二管接触后,铜管不变,铝管以摩擦速度V2(V2>V1),和摩擦压力P2(P2=P1)继续沿铜管轴线前移,至铝管受铜管径向和轴向压力的破坏而变形,被挤压到管内的铝充实在铜铝管端面衔接处,在铜管与铝管模口接触的瞬间令铜管突然停转,而铝管则以顶锻压力P3沿铜管轴线前移,将管内充实的铝料冲断,从而实现铜铝薄壁管摩擦焊对接。

Description

铜铝薄壁管摩擦焊端面对接工艺

本发明涉及一种摩擦焊工艺，特别是铜铝薄壁管端面对接工艺。

已有的铜铝薄壁管摩擦焊技术，由于难度很大，所以一般采用搭接焊，见图1，铝管焊端部包附在铜管外面，因包接部分并没有实现焊接，所以外界物质极易渗入，形成腐蚀源；另外还有一种是储能焊，即采用超声波技术使管端产生高热，在对接处形成一个合金段。此合金段虽然很短，但极易被腐蚀，从而影响采用铜铝对焊管的致冷设备的使用寿命。

鉴于上述原因，本发明的目的是研究一种使用寿命长，不产生腐蚀源的铜铝薄壁管摩擦焊端面对接工艺。

本发明提出的工艺达到了上述发明目的，其工艺内容如下：

1、t∶d＞1∶8(t-管壁厚d-管直径)的铜铝管摩擦焊端面对接工艺：

一、将铜管夹持在模具中，将铝管夹持在带有模腔的模具中，铜管以N速旋转，铝管以工进速度V1，工进压力P1沿铜管轴线向前平行移动；

二、当铜管与铝管接触后，铜管继续以N速旋转，而铝管则以摩擦速度V2和摩擦压力P2继续沿铜管轴线向前平行移动。在此过程中，铝管受到铜管径向及轴向压力摩擦产生破坏变形，被挤压到内孔的铝料充实在铜铝管端面衔接处，被挤压到管外的铝料包附在铜管外径表面，增加了摩擦面积，从而保证了产生摩擦焊所必须的摩擦热；

三、在铜管与铝管模口接触的瞬间令铜管突然停止旋转，N=0，而令铝管以更大的顶锻压力P3沿铜管轴线向前移动，将铜铝管端面衔接处充实的铝瘤冲断；

四、清除管内外铝渣，稍加整理，即圆满完成了铜铝薄壁管摩擦焊对接工艺。

2、t∶d≤1∶8的铜铝管摩擦焊端面对接工艺：

一、首先，将铝管焊接端缩径，缩径后的铝管焊接端外径d1应小于内径d0.5～1mm，缩径斜度β=7～10°；

二、将铜管夹持在模具中以N速旋转，将缩径后的铝管夹持在带有模腔的模具中以工进速度V1和工进压力P1沿铜管轴线向前平行移动；

三、铜管与铝管缩径斜面接触后，铜管继续以N速旋转，铝管以摩擦速度V2和摩擦压力P2继续沿铜管轴线向前移动。在此过程中，铝管斜面同时受到铜管径向和轴向加压摩擦而受到破坏变形，被挤压到外部的铝料包附在铜管的外径表面；被挤压到内孔的铝料随着铝管缩径端一起充实在铜铝管端面衔接处，从而保证了摩擦焊所必须的摩擦面积及足够的支承力；

四、当铜管与铝管模口接触的瞬间突然停止旋转，N=0，同时使铝管突然施以顶锻压力P3，致使变形铝料连同缩径铝管部分一起被冲断，使铜铝薄壁管端面实现摩擦焊对接。

将焊接好的铜铝管稍加清理，便可获得令人满意的对接焊产品。

本发明涉及的工艺也可以将铝管与铜管互换，即铝管旋转，铜管移动，进行反焊。

本发明提供的工艺利用铝的硬度远小于铜的特性，先使铝管破坏变形，增大摩擦面积，产生足够的摩擦热，再利用顶锻压力，使铜铝薄壁管具有足够的焊接承受力和摩擦热而可靠焊接，并有效去除被挤压出的铝料，使铜铝薄壁管对接焊获得令人满意的结果。本工艺的问世，解决了长期以来人们未能有效解决的铜铅薄壁管摩擦焊对接工艺的难题，特别是t=d≤1∶8规格铜铝薄壁管端面焊问题，大大提高了铜铝管焊接件的使用性能、可靠性和出厂合格率。节约原材料、降低了成本。本工艺具有很好的市场前景。

下面通过实施例进一步说明本发明：

图1已有铜铝薄壁管搭接焊示意图。

图2本工艺第一步示意图。

图3本工艺第二步示意图。

图4本工艺第三步示意图

图5本工艺产品示意图

图6t∶d≤1∶8工艺第一步

图7t∶d≤1∶8工艺第二步

图8t∶d≤1∶8工艺第三步

图9t∶d≤1∶8工艺第四步

例1:t∶d＞1∶8

图1为搭接焊示意图，铝管2焊接端面内径大于铜管1焊接端面，包附在铜管外部，只有焊点3处才是铜铝对接焊，搭接部分并没有焊接，故其它物质极易渗入造成腐蚀。

图2为本工艺第一步。将筒管1夹持在模具4中，铝管夹持在带有模腔的模具5中。铜管伸长量为。L1=13mm，铝管伸长量为L2=8mm，模腔深度H=4mm，模腔斜度α=10。铜管以转速N=3000r/min旋转，铝管以工进速度V1=5.5mm/sec、工进压力P1=180MPa沿铜管轴线向前平行移动。

图3为本工艺第二步。铜管保持原状，铝管以摩擦速度V2=4mm/sec、摩擦压力P2=P1继续向前移动。在铜铝管相接触的过程中，铝管同对受到铜管径向和轴向的压力摩擦产生破坏变形。

图4为本工艺第三步。铜管保持原状，铝管继续前移，被挤压出的铝料6在铜铝管衔接处外部附着在管壁上，在管内则充实相接。当铜管与铝管模口接触瞬间，令铜管突然停止旋转，N=0，同时对铝管施加顶锻压力P3=228MPa，冲断变形的铝管形成了与铝管基体脱离的铝瘤7，实现铜铝薄壁管端面对接焊。

稍加清理，即可获得令人满意的铜铝管端面对接焊产品。

本实施例采用的紫铜管规格8×1，标准1527纯铝管规格φ8×1标准GB4437

例2：

t∶d≤1∶8

将铝管焊接端缩径，如图6，图7为第二步。将铜管1夹持在模具4中，以N=3000r/min速度旋转，伸长量L1=10mm，铝管缩径后外径d1小于铜管内径d0.5～1.0mm。将铝管2夹持在带有模腔的模具5中，缩径长度L3=3mm，铝管基体伸长量L2=3mm，模腔深度H=3mm，模腔斜度α=10°，铝管缩径斜度β=8°，铝管以工进压力P1=160MPa，工进速度V1=6mm/sec沿铜管轴线向前平行移动，铜管与铝管缩径斜面接触后，铜管继续以N速旋转，铝管则以P2=P1的摩擦压力和摩擦速度V2=4mm/sec沿铜管轴线向前移动；铝管斜面同时受到铜管径向和轴向压力摩擦而受到破坏变形，被挤压到外部的铝料6包附在铜管外部，被挤压到内孔的铝料7则充实在铜铝管衔接处，从而保证了摩擦焊所必须的摩擦面积和足够的支承力。

当铜管与铝管模口接触瞬间，铜管突然停止旋转，N=0，同时对铝管突然加压，P3=228MPa，使变形铝料连着缩径铝管一起被冲断，从而实现铜铝薄壁管摩擦焊端面对接。稍加清理即可获得满意的铜铝管端面对接焊产品。

本实施例中的紫铜管标准为GB1527，规格为φ6×0.75，纯铝管标准GB4437，规格为φ6×0.75。

Claims (2)

1、铜铝薄壁管摩擦焊端面对接工艺，铜管夹持在模具中，以N速旋转，铝管夹持在带模腔的模具中，以工进速度V1、工进压力P1沿铜管轴线向前平行移动，其特征在于对于壁厚t与外径d之比t∶d＞1∶8的铜铝薄壁管，采用如下工艺：

一、铜管与铝管接触后，铜管继续以N速旋转，铝管则以摩擦速度V2和摩擦压力P2继续沿铜管轴线向前平行移动至夹持铝管的模口，铝管受到径向及轴向压力摩擦的破坏而变形，被挤压到管外的铝包附在铜铝管端面衔接处，被挤压到管内的铝料充实在铜铝管端面衔接处；

二、在铜管与铝管模口接触的瞬间令铜管突然停止旋转，N=0，而令铝管以顶锻压力P3沿铜管轴线向前移动，将充实在铜铝管内的铝料冲断。

三、清除管内外铝渣，稍加清理，即获得令人满意的对接焊铜铝薄壁管。

2、如权利要求1所述的铜铝薄壁管摩擦焊端面对接工艺，其特征在于：对于壁厚t与外径d之比t∶d≤1∶8的铜铝薄壁管，先将薄壁铝管的焊接端进行缩径，对于缩径尺寸的要求是缩径段外径d1小于铜管内径d0.5～1.0mm，铝管缩径斜度为7～10°。

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