CN206474819U - 一种铜铝面‑面渗溶式连接管 - Google Patents

一种铜铝面‑面渗溶式连接管 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种铜铝面‑面渗溶式连接管,为了解决现有技术中铜铝管路铜铝结合面无法生成连续的牢固结合面,或影响基材及结合面的物理特性、机械性能以及电学化学指标等问题,包括铝管、铜管,其特征是两管连接表面中牢固焊接面的主体连接成分为固相态焊接形成的铜铝固溶物;在铜管、铝管连接表面中牢固焊接面的铜铝固溶物中,铝侧含铜原子数小于13%;在铜管、铝管连接表面中牢固焊接面的铝管部分的原子致密度高于原铝基材。使原基材的机械特性基本保留且高于自身母材材质物理性能,长期泄漏率趋近于零,耐电化学反应能力强于现有铜铝连接管路,管内通过流量及焊接面管阻、噪音基本与母材铜管相当。

Description

一种铜铝面-面渗溶式连接管
技术领域
[0001] 本实用新型涉及铜铝连接技术,尤其是一种铜铝面-面渗溶式连接管。
背景技术
[0002] 铜铝焊接即是把铜质材料和铝质材料通过焊接工艺接成一体。因为铜和铝都属易 氧化金属,所以铜与铝的焊接一直是一个国际性的焊接难题。现有的焊接方法有传统上常 用挂锡和熔锡的方法焊接铜铝,这种方法成型并不理想,没有较高的强度,由于锡的熔点低 又不能焊接在高温工作下的工件,所以此种工艺只适合低温条件下的小工件上使用。有采 用熔化焊、摩擦焊、冷压焊、爆炸焊、电子束焊、超声波焊等焊接方法焊接铜铝,这些焊接出 来的接头脆性大,易产生裂纹且焊缝易产生气孔,焊接起来的工件难免出现断裂,出现断裂 后就可能使导电体断路、使管道泄露,也达不到实际生产中要求的效果。也有采用较好的钎 焊,通常用火焰钎焊、炉中钎焊和高频钎焊等,把铜和铝焊接在一起,通过奸焊工艺把钎料 作为中间介质把铜和铝焊接在一起,这些焊接由于三种以上金属融接,产生的化合物脆性 大,热膨胀系数不一致导致容易使接合面开裂,金属电化学反应在管路使用过程中增速,降 低了管路的使用寿命。
[0003] 也有如专利公告号为CN100445625C公开的方案来制作薄壁铜铝管焊接接头的,gp 一种无共晶组织的薄壁铜铝管焊接接头的制备方法及用该方法生产的焊接接头,该接头的 特征是铝管刻有凸形字,该接头的焊接方法特征是在铜管焊接部位的收口端内部预设一个 金属芯棒,在固定电极组的相应位置上安装有镶嵌块,焊接时顶推气缸将带有铜管的移动 电极组推向铝管,同时通电对铜铝结合区进行电阻加热,铜管在顶推气缸的作用下不断向 铝管内部移动,移动过程中,铜管的焊接压力和焊接电流每隔l-2mm调整一次参数,以控制 铜铝焊接的温度,断电冷却后,将金属芯棒抽出。这种产品的结果是在铜材与铝材结合面的 微观组织结构,以化学键为主要结合结构组成部分,实际使用时,化合物为主体的结合面在 机械性能指标上并达不到理想状态,在连接面会发生脆化和分层,焊接连接件在使用过程 中容易受外力影响而剥落。
发明内容
[0004] 本实用新型的目的是为了解决现有技术的以下问题:对铜铝管路铜铝结合面无法 生成连续的牢固结合面,或因加工原理局限,为形成液相态熔融非晶态组织,对基材进行高 温处理,导致基材晶粒变得粗大,严重影响基材及结合面的物理特性、机械性能以及电学化 学指标等,从而提供一种铜铝面-面渗溶式连接管。
[0005] 本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的:一种铜铝面-面渗溶式连接管,包括铝管、铜管,其特征是所述的铜管、铝管连接表面中牢固焊接面的主 体连接成分为固相态焊接形成的铜铝固溶物;在铜管、铝管连接表面中牢固焊接面的铜铝 固溶物中,铝侧含铜原子数小于13%;在铜管、铝管连接表面中牢固焊接面的铝管部分的原 子致密度高于原铝基材。本技术方案是铜铝连接件结合面以微观组织结构为物理制备过程 连接生成的固溶物组织为面-面渗溶层,通过固相态铝材与固相态铜材原子或分子偏离平 衡位置作长距离迁移,从而形成物理联接性质的固相态连接面;对铜铝基材的原物理形态 除了因高压导致更加致密之外,不形成粗大的晶体组织及共晶体或化合物。在铜铝连接表 面中的牢固焊接面无融化焊接形态,也无融溶态铜铝化合物存在,且在牢固焊接面的铜管 非焊接面无氧化物存在。本产品可通过磨擦和高压提供动能,从而完成两管连接,其过程为 物理变化,而固溶物形成和稳定的温度是由跃迀温度经空气常温冷却到室温即可。
[0006] 作为优选,所述的在铝管、铜管连接表面中,其牢固焊接面的铝管部分的晶体优于 原错基材。
[0007] 作为优选,所述的铝管和铜管中,其中一种管子连接端具有锥形内孔,另一管子连 接端设有与锥形内孔配合的外表锥形体。有利于两管之间在高压溶接状态下的导向配合连 接,保证同轴度。
[0008] 作为优选,所述的在铝管、铜管连接表面中,牢固焊接面沿管路方向的焊接长度多 3mm,是采用冲针沿管子轴向定位挤压获得的连接体,所述的冲针具有与铝管或铜管内径配 合的工作冲头。
[0009]作为优选,所述的铝管、铜管连接表面的牢固焊接面是指经机械性破坏手段进行 撕裂破坏后,铝材固溶物仍完整保留在铜管连接部位的面积部分。
[0010]作为优选,所述的经机械式手段进行撕裂破坏后,铝材固溶物仍完整保留在铜管 连接部位的面积部分多整个连接锥面的60%。
[0011]本实用新型的有益效果是:本产品由于不会改变基材的物理性质,无过多的晶粒 粗大现象产生,在结合面中避免了晶态化合物、铜铝混和物以及氧化物的存在,使原基材的 机械特性基本保留且高于自身母材材质物理性能的特点,其致密度高于母材,机械强度也 比母材更高,长期泄漏率稳定且趋近于零,耐电化学反应能力强于现有铜铝连接管路,管内 通过流量及焊接面管阻、噪音基本与母材铜管相当。
附图说明
[0012]图1是本实用新型的一种管-管连接结构示意图。
[0013] 图2是本实用新型的一种溶接过程结构示意图。
[0014] 图3是本实用新型图1的M局部放大结构示意图。
[0015]图4是本实用新型的一种微观牢固结合面金相分析图。
[0016]图5是本实用新型的一种非牢固结合面金相分析图。
[0017]图中:1.铝管,2.铜管,3•溢出质,4•面-面渗溶层。
具体实施方式
[0018]下面通过实施例,并结合附图,对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。 [0019]参见图1、图3,一种铜铝面-面渗溶式连接管,由铝管1和铜管2组成,铝管1与铜管2 连接的一端具有锥形内孔,铜管2连接的一端设有与锥形内孔过盈配合的外表锥形体。在轴 向高压P、径向高压Q的共同作用下,如图2所示,铜管2、铝管1连接表面中形成一个牢固焊接 面,即面-面渗溶层4,该牢固焊接面在试验指标上要求是经机械性破坏手段进行撕裂破坏 后,铝材固溶物仍完整保留在铜管连接部位的面积部分 > 整个连接锥面的60%。
[0020]牢固焊接面的主体连接成分是固相态焊接形成的铜铝固溶物,在铜管2、铝管1连 接表面的铜铝固溶物中,铝侧含铜原子数为丨2%,在铜管2、铝管1连接表面中牢固焊接面的 铝管部分的原子致密度优于原铝基材,且其牢固焊接面的铝管部分的晶体也优于原铝基 材。在铜管2、铝管1连接制备过程中,根据材质和焊接长度可选择多种高压、定位方式。
[0021]实施例一:采用1060号铝材,紫铜,在铝管丨、铜管2连接表面中,其牢固焊接面沿管 路方向的焊接长度多5_时,以采用冲针沿管子轴向定位挤压获得连接体,其冲针具有与铝 管或铜管内径配合的工作冲头(下同)。
[0022]实施例二:采用1060号铝材,紫铜,在铝管1、铜管2连接表面中,牢固焊接面沿管路 方向的焊接长度<2mm,不使用冲针直接高压对接。
[0023]实施例三:采用3003号铝材,紫铜,在铝管1、铜管2连接表面中,牢固焊接面沿管路 方向的焊接长度多3mm时,使用冲针定径。
[0024]本实施例所获得的产品,铜铝结合面基本无共晶组织存在,也无铜铝混和物存在, 且基本无铜铝化合物存在,铜铝结合面的抗拉、抗撕裂强度均高于基材中的铝材,渗溶接合 面周围可分离结合面部分相交位置无片层状的溢出质存在。参见图4、图5,经实验和检测, 铜错牢固结合面部位扫描电镜图:中间形成固相态连接面。
[0025]上述实施例是对本实用新型的说明,不是对本实用新型的限定,任何对本实用新 型的简单变换后的结构均属于本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种铜铝面-面渗溶式连接管,包括铝管(1)、铜管(2),其特征是所述的铜管、销管连 接表面中牢固焊接面的主体连接成分是一种固相态焊接形成的铜铝固溶物结构;所述的错 管(1)和铜管(2)中,其中一种管子连接端具有锥形内孔,另一管子连接端设有与锥形内孔 配合的外表锥形体;在铝管(1)、铜管(2)连接表面中,牢固焊接面沿管路方向的焊接‘度> 3mm,是采用冲针沿管子轴向定位挤压获得的连接体,所述的冲针具有与铝管或铜管内径配 合的工作冲头。
2.根据权利要求1所述的一种铜铝面-面渗溶式连接管,其特征是在铝管(1)、铜管(2) 连接表面中,其牢固焊接面的铝管部分的晶体优于原铝基材。
3.根据权利要求1或2所述的一种铜铝面-面渗溶式连接管,其特征在于所述的铝管 (1)、铜管(2)连接表面的牢固焊接面是指经机械性破坏手段进行撕裂破坏后,铝材固溶物 仍完整保留在铜管连接部位的面积部分。
4.根据权利要求3所述的一种铜铝面-面渗溶式连接管,其特征在于所述的经机械式手 段进行撕裂破坏后,铝材固溶物仍完整保留在铜管连接部位的面积部分多整个连接锥面的 60%。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112672841A (zh) * 2018-09-14 2021-04-16 奥村金属株式会社 铜管和铝管的接合体及其接合方法

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