一種管材與管材焊接結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散焊接方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種管材與管材焊接結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散焊接方法，按下述步驟進(jìn)行：①將待焊件尺寸進(jìn)行前處理，所述待焊件包括帶盲孔的鋼基體、帶錐孔的銅棒和錐形壓柱；②將鋼基體和銅棒的焊接表面依次進(jìn)行汽油浸泡超聲波處理、吹干、酸洗超聲波處理、水沖洗、無(wú)水乙醇浸泡超聲波處理、吹干；③采用鎳箔作為焊接過(guò)渡層材料，將帶錐孔的銅棒旋入鋼基體的盲孔內(nèi)，再將錐形壓柱放入錐孔內(nèi)；④將裝配后的焊接組件放入焊接爐膛中進(jìn)行擴(kuò)散焊接；⑤將焊接件加工成具有內(nèi)孔的管材，最后用對(duì)焊方法使管材與管材焊接結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度達(dá)到所需長(zhǎng)度。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)管材與管材之間的復(fù)雜焊接結(jié)構(gòu)，并能獲得理想的焊接接頭。
【專利說(shuō)明】一種管材與管材焊接結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散焊接方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種異種材料的擴(kuò)散焊接，特別是一種管材與管材焊接結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散焊接方法。

【背景技術(shù)】
[0002]擴(kuò)散焊接技術(shù)出現(xiàn)于上世紀(jì)60年代初，隨著我國(guó)航空技術(shù)的發(fā)展，在該領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，但由于受到焊接結(jié)構(gòu)的限制，其應(yīng)用范圍往往只局限于一些較簡(jiǎn)單的焊接結(jié)構(gòu)，例如，板材焊接結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散焊接。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于，提供一種管材與管材焊接結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散焊接方法。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)管材與管材之間的復(fù)雜焊接，能保證接頭剪切強(qiáng)度。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案:一種管材與管材焊接結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散焊接方法，其特征在于，按下述步驟進(jìn)行:
[0005]①將待焊件尺寸進(jìn)行前處理，所述待焊件包括帶盲孔的鋼基體、帶錐孔的銅棒和錐形壓柱；
[0006]②將鋼基體和銅棒的焊接表面依次進(jìn)行汽油浸泡超聲波處理、吹干、酸洗超聲波處理、水沖洗、無(wú)水乙醇浸泡超聲波處理、吹干；
[0007]③采用鎳箔作為焊接過(guò)渡層材料，將帶錐孔的銅棒旋入鋼基體的盲孔內(nèi)，再將錐形壓柱放入錐孔內(nèi)；
[0008]④將裝配后的焊接組件放入焊接爐膛中進(jìn)行擴(kuò)散焊接；
[0009]⑤將焊接件加工成具有內(nèi)孔的管材，最后用對(duì)焊方法使管材與管材焊接結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度達(dá)到所需長(zhǎng)度。
[0010]前述的管材與管材焊接結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散焊接方法中，所述步驟①為:所述鋼基體的盲孔孔底到端面的壁厚不大于5mm，孔面粗糙度Ra0.8，鋼基體兩端面的平行度為0.02mm ；所述銅棒錐孔的錐度為6°，錐孔孔面粗糙度不大于Ral.6 ;所述的錐形壓柱的長(zhǎng)度大于銅棒錐孔深度1±0.1mm，錐形壓柱的孔口裝配余高為4mm，錐形壓柱的錐面粗糙度不大于Ral.6o
[0011]前述的管材與管材焊接結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散焊接方法中，所述步驟②為:將鋼基體孔朝下放置在180號(hào)溶劑油中浸泡后超聲波處理，將鋼基體用吹風(fēng)機(jī)吹干，再在15%的鹽酸溶液中酸洗處理，處理后期進(jìn)行超聲波處理，最后依次進(jìn)行用純凈水沖洗干凈、放入無(wú)水乙醇中浸泡超聲I分鐘、吹干；將銅棒在180號(hào)溶劑油中浸泡后超聲波處理，再用吹風(fēng)機(jī)吹干，再在20%的硝酸溶液中酸洗處理，再用水刷洗去除其表面生成物，然后再將其放入15%鹽酸溶液中酸洗處理，處理后期進(jìn)行超聲波處理，最后依次進(jìn)行用純凈水沖洗干凈、放入無(wú)水乙醇中浸泡超聲I分鐘、吹干。
[0012]前述的管材與管材焊接結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散焊接方法中，所述的步驟③為:采用鎳箔作為焊接過(guò)渡層材料，將其裁剪為一邊等于鋼基體的盲孔深，另一邊大于盲孔周長(zhǎng)的長(zhǎng)方形，然后以孔深長(zhǎng)度的邊為高在直徑小于孔徑的木棒一端卷成圓柱形狀放入孔中，用木棒在盲孔中貼合孔面作圓周運(yùn)動(dòng)，使得鎳箔與孔面貼合，再將準(zhǔn)備好的銅棒旋入孔中，使鎳箔與孔表面具有貼合力，銅棒旋入孔后與孔壁之間會(huì)形成完整的中間鎳層過(guò)渡，再將錐形壓柱放入銅棒錐孔內(nèi)。
[0013]前述的管材與管材焊接結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散焊接方法中，所述的步驟④為:通過(guò)焊接設(shè)備上、下壓軸對(duì)焊接組件進(jìn)行軸向加壓來(lái)進(jìn)行擴(kuò)散焊接；其中，裝爐時(shí)應(yīng)盡量保證上、下壓軸與焊接組件同軸。
[0014]前述的管材與管材焊接結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散焊接方法中，所述的步驟④中的擴(kuò)散焊接的焊接溫度為830°C，焊接保溫時(shí)間1.5h，焊接壓力為1.5kgf/mm2。
[0015]前述的管材與管材焊接結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散焊接方法中，所述的步驟③中的鎳箔用汽油浸泡5分鐘后超聲2分鐘吹干，再用無(wú)水乙醇浸泡2分鐘吹干。
[0016]前述的管材與管材焊接結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散焊接方法中，所述步驟⑤中的對(duì)焊方法是采用聞?lì)l釬焊。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明將待焊件焊前處理后進(jìn)行除油除銹處理，還采用純鎳箔作為焊接過(guò)渡層材料，最后用軸向施壓方法在爐膛內(nèi)進(jìn)行常規(guī)擴(kuò)散焊接，能夠100%獲得理想的焊接接頭。本發(fā)明通過(guò)接頭剪切強(qiáng)度測(cè)試，接頭剪切強(qiáng)度大于200兆帕；超聲波檢測(cè)焊接缺陷當(dāng)量，從而實(shí)現(xiàn)管材與管材之間焊接缺陷的定量檢測(cè)，由此還能保證焊接質(zhì)量。本發(fā)明通過(guò)在銅棒上加工一個(gè)錐孔，再加工一個(gè)錐型壓柱與之形成焊接配合。力作用在壓柱端面上時(shí)，壓柱錐面與銅棒錐孔面發(fā)生作用，該作用最終使得帶錐孔銅棒產(chǎn)生徑向膨脹變形。變形達(dá)到一定程度時(shí)，銅棒圓柱面與鋼基體孔壁產(chǎn)生相互擠壓的作用，該作用在一定范圍內(nèi)隨作用在壓柱端面的力而變化，可調(diào)。在焊接過(guò)程中隨著溫度的上升，材料產(chǎn)生熱膨脹，會(huì)更進(jìn)一步的提高銅棒與鋼基體盲孔面之間的焊接擠壓力，本發(fā)明通過(guò)該焊接結(jié)構(gòu)方法，使得銅棒與鋼基體盲孔面之間不僅能實(shí)現(xiàn)充分的焊接擠壓，而且這種擠壓力還可調(diào)節(jié)，方便控制?？傊景l(fā)明通過(guò)焊面焊前處理、錐形壓柱與帶錐孔銅棒的配合余高控制、以鎳箔作為焊接過(guò)渡層等方法，使得鋼基體盲孔面和銅棒焊接面之間達(dá)到理想的擴(kuò)散焊接條件，從而實(shí)現(xiàn)了管材與管材之間的復(fù)雜焊接結(jié)構(gòu)，拓寬了業(yè)內(nèi)常規(guī)擴(kuò)散焊在復(fù)雜焊接結(jié)構(gòu)件上的應(yīng)用思路。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是本發(fā)明的焊件裝配圖；
[0019]圖2是本發(fā)明裝配狀態(tài)示意圖；
[0020]圖3是本發(fā)明的焊接示意圖；
[0021]圖4是本發(fā)明焊接后的零件加工流程圖；
[0022]圖5是對(duì)焊示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，但并不作為對(duì)本發(fā)明限制的依據(jù)。
[0024]實(shí)施例。一種管材與管材焊接結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散焊接方法，例如，所述鋼基體是40CrNiMoA材料，所述銅棒是QSn6.5-0.1Y材料，要實(shí)現(xiàn)的管材和管材焊接結(jié)構(gòu)外形尺寸為Φ30 X 500mm,外管為鋼材,厚度4mm,內(nèi)管為銅材，厚度3mm。
[0025]按下述步驟進(jìn)行:
[0026]①將待焊件尺寸進(jìn)行前處理，所述待焊件包括帶盲孔的鋼基體、帶錐孔的銅棒和錐形壓柱；
[0027]②將鋼基體和銅棒的焊接表面依次進(jìn)行汽油浸泡超聲波處理、吹干、酸洗超聲波處理、水沖洗、無(wú)水乙醇浸泡超聲波處理、吹干；
[0028]③采用鎳箔作為焊接過(guò)渡層材料，將帶錐孔的銅棒旋入鋼基體的盲孔內(nèi)，再將錐形壓柱放入錐孔內(nèi)；
[0029]④將裝配后的焊接組件放入焊接爐膛中進(jìn)行擴(kuò)散焊接；
[0030]⑤將焊接件按要實(shí)現(xiàn)的焊接結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行加工成具有內(nèi)孔的管材，最后用對(duì)焊方法使管材與管材焊接結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度達(dá)到500mm。
[0031]具體為:所述步驟①為:所述鋼基體直徑為Φ 50mm，其盲孔直徑為Φ 22mm，鋼基體的盲孔孔底到端面的壁厚不大于5mm，孔面粗糙度Ra0.8 (不能采用研磨方式)，鋼基體兩端面的平行度為0.02mm;所述銅棒外形結(jié)構(gòu)尺寸由與其相配合的鋼基體孔尺寸所決定的(保證銅棒與孔之間的配合間隙在0.04-0.06mm之間)，長(zhǎng)度與孔深相等為65mm，銅棒錐孔的錐度為6°，錐孔大端面直徑為Φ 15mm，錐孔孔面粗糙度不大于Ral.6;所述的錐形壓柱的長(zhǎng)度大于銅棒錐孔深度1±0.1mm，錐形壓柱的孔口裝配余高為4mm，錐形壓柱的錐面粗糙度不大于Ral.6。所述步驟②為:將鋼基體孔朝下放置在180號(hào)溶劑油中浸泡后超聲波處理，將鋼基體用吹風(fēng)機(jī)吹干，再在15%的鹽酸溶液中酸洗處理，處理后期進(jìn)行超聲波處理(具體是在酸洗槽酸洗后，接著在酸洗槽內(nèi)進(jìn)行超聲波處理)，最后依次進(jìn)行用純凈水沖洗干凈、放入無(wú)水乙醇中浸泡超聲I分鐘、吹干；將銅棒在180號(hào)溶劑油中浸泡后超聲波處理，再用吹風(fēng)機(jī)吹干，再在20%的硝酸溶液中酸洗處理，再用水刷洗去除其表面生成物，然后再將其放入15%鹽酸溶液中酸洗處理，處理后期進(jìn)行超聲波處理，最后依次進(jìn)行用純凈水沖洗干凈、放入無(wú)水乙醇中浸泡超聲I分鐘、吹干。所述的步驟③為:采用鎳箔作為焊接過(guò)渡層材料，將其裁剪為一邊等于鋼基體的盲孔深，另一邊大于盲孔周長(zhǎng)的長(zhǎng)方形，然后以孔深長(zhǎng)度的邊為高在直徑小于孔徑的木棒一端卷成圓柱形狀放入孔中，用木棒在盲孔中貼合孔面作圓周運(yùn)動(dòng)，使得鎳箔與孔面貼合，再將準(zhǔn)備好的銅棒旋入孔中，使鎳箔與孔表面具有貼合力，銅棒旋入孔后與孔壁之間會(huì)形成完整的中間鎳層過(guò)渡，再將錐形壓柱放入銅棒錐孔內(nèi)。所述的步驟④為:通過(guò)焊接設(shè)備上、下壓軸對(duì)焊接組件進(jìn)行軸向加壓來(lái)進(jìn)行擴(kuò)散焊接；其中，裝爐時(shí)應(yīng)盡量保證上、下壓軸與焊接組件同軸，同時(shí)用石墨紙將其與之接觸的物體隔開(kāi)后進(jìn)行擴(kuò)散焊接。所述的步驟④中的擴(kuò)散焊接的焊接溫度為830°C，焊接保溫時(shí)間1.5h，焊接壓力為1.5kgf/mm2。所述的步驟③中的鎳箔用汽油浸泡5分鐘后再超聲處理2分鐘，接著吹干，再用無(wú)水乙醇浸泡2分鐘吹干。所述步驟⑤中的對(duì)焊方法是采用高頻釬焊。
[0032]步驟①中的待焊件為鋼基體、帶錐孔的銅棒、錐形壓柱；步驟④中的焊接組件為鋼基體、鎳箔、帶錐孔的銅棒、錐形壓柱，步驟⑤中焊接件為擴(kuò)散焊好了的焊接組件。
[0033]實(shí)施例中所提及的尺寸均為參考尺寸，但并不作為對(duì)本發(fā)明限制的依據(jù)。
【權(quán)利要求】
1.一種管材與管材焊接結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散焊接方法，其特征在于，按下述步驟進(jìn)行: ①將待焊件尺寸進(jìn)行前處理，所述待焊件包括帶盲孔的鋼基體、帶錐孔的銅棒和錐形壓柱； ②將鋼基體和銅棒的焊接表面依次進(jìn)行汽油浸泡超聲波處理、吹干、酸洗超聲波處理、水沖洗、無(wú)水乙醇浸泡超聲波處理、吹干； ③采用鎳箔作為焊接過(guò)渡層材料，將帶錐孔的銅棒旋入鋼基體的盲孔內(nèi)，再將錐形壓柱放入錐孔內(nèi)； ④將裝配后的焊接組件放入焊接爐膛中進(jìn)行擴(kuò)散焊接； ⑤將焊接件加工成具有內(nèi)孔的管材，最后用對(duì)焊方法使管材與管材焊接結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度達(dá)到所需長(zhǎng)度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管材與管材焊接結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散焊接方法，其特征在于，所述步驟①為:所述鋼基體的盲孔孔底到端面的壁厚不大于5mm，孔面粗糙度Ra0.8，鋼基體兩端面的平行度為0.02mm ;所述銅棒錐孔的錐度為6°，錐孔孔面粗糙度不大于Ral.6 ;所述的錐形壓柱的長(zhǎng)度大于銅棒錐孔深度I ±0.1mm,錐形壓柱的孔口裝配余高為4mm，錐形壓柱的錐面粗糙度不大于Ral.6。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管材與管材焊接結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散焊接方法，其特征在于，所述步驟②為:將鋼基體孔朝下放置在180號(hào)溶劑油中浸泡后超聲波處理，將鋼基體用吹風(fēng)機(jī)吹干，再在15%的鹽酸溶液中酸洗處理，處理后期進(jìn)行超聲波處理，最后依次進(jìn)行用純凈水沖洗干凈、放入無(wú)水乙醇中浸泡超聲I分鐘、吹干；將銅棒在180號(hào)溶劑油中浸泡后超聲波處理，再用吹風(fēng)機(jī)吹干，再在20%的硝酸溶液中酸洗處理，再用水刷洗去除其表面生成物，然后再將其放入15%鹽酸溶液中酸洗處理，處理后期進(jìn)行超聲波處理，最后依次進(jìn)行用純凈水沖洗干凈、放入無(wú)水乙醇中浸泡超聲I分鐘、吹干。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管材與管材焊接結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散焊接方法，其特征在于，所述的步驟③為:采用鎳箔作為焊接過(guò)渡層材料，將其裁剪為一邊等于鋼基體的盲孔深，另一邊大于盲孔周長(zhǎng)的長(zhǎng)方形，然后以孔深長(zhǎng)度的邊為高在直徑小于孔徑的木棒一端卷成圓柱形狀放入孔中，用木棒在盲孔中貼合孔面作圓周運(yùn)動(dòng)，使得鎳箔與孔面貼合，再將準(zhǔn)備好的銅棒旋入孔中，使鎳箔與孔表面具有貼合力，銅棒旋入孔后與孔壁之間會(huì)形成完整的中間鎳層過(guò)渡，再將錐形壓柱放入銅棒錐孔內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管材與管材焊接結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散焊接方法，其特征在于，所述的步驟④為:通過(guò)焊接設(shè)備上、下壓軸對(duì)焊接組件進(jìn)行軸向加壓來(lái)進(jìn)行擴(kuò)散焊接；其中，裝爐時(shí)應(yīng)保證上、下壓軸與焊接組件同軸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的管材與管材焊接結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散焊接方法，其特征在于:所述的步驟④中的擴(kuò)散焊接的焊接溫度為830°C，焊接保溫時(shí)間1.5h，焊接壓力為1.5kgf/mm2。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管材與管材焊接結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散焊接方法，其特征在于:所述的步驟③中的鎳箔用汽油浸泡5分鐘后超聲2分鐘吹干，再用無(wú)水乙醇浸泡2分鐘吹干。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一權(quán)利要求所述的管材與管材焊接結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散焊接方法，其特征在于:所述步驟⑤中的對(duì)焊方法是采用高頻釬焊。
【文檔編號(hào)】B23K20/16GK104070284SQ201410327952
【公開(kāi)日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年7月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月10日
【發(fā)明者】夏國(guó)金, 唐江, 萬(wàn)登攀 申請(qǐng)人:中航力源液壓股份有限公司