[发明专利]一种不锈钢管与铜翅片的防漏焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铜翅片与不锈钢管间的异质金属焊接方法，属于机械制造中的焊接技术的领域。该方法涉及空间环境模拟试验设备的关键部件——热沉中的不锈钢管与紫铜板的焊接。

背景技术

随着异质金属间组合应用的发展，异质金属焊接已经得到广泛应用。在空间环境模拟试验设备的研制过程中，铜翅片与不锈钢管焊接是热沉制造的关键工序之一。在异质金属焊接中，尤其是将铜翅片与不锈钢管焊接时，常用的焊接技术有以下缺点：

(1)氧-乙炔焊。焊后要严格清洗，银焊用料贵，工艺复杂；

(2)激光焊。可将不锈钢管和紫铜板相焊接，但成本高，不宜大量，使用；

(3)爆炸焊。可将不锈钢板和紫铜板相焊接，然后再将不锈钢板和不锈钢管焊接，工艺复杂，缺乏自主性和普遍性。

异质金属焊接后焊缝是否适应特殊工况，尤其是密封性、高低温交变工况等是焊接质量的一个重要方面，是产品使用、工程系统应用成败的关键。考虑到上述焊接方法的缺点，本发明提出一种专门用于异质金属焊接的氩弧焊接方法。这种焊接方法经过实际使用验证，其焊接强度及真空漏率指标能够满足特殊工况下的使用要求。

发明内容

本发明涉及一种铜翅片与不锈钢管间的异质金属焊接方法。该方法包括：

(1)焊接方式为手工氩弧焊，未使用焊丝；

(2)设定焊接参数为：

焊接速度：2.5mm/min；

氩气流量：8～10L/min；

焊接电流：100A～150A；

电弧电压：11U～13U(11～13伏)。

该焊接方法，除包括上述工艺外，还包括：

(1)通过专门设计的工装夹具确保焊接时的稳定性与焊接时的变形量满足要求。

(2)通过对紫铜翅片采取折边5mm的措施，确保焊接时铜迅速熔化而又不至于大量渗入不锈钢基体，确保两种材质的互渗不超过0.5mm，保证焊接的强度及真空漏率指标达到设计要求。

(3)通过控制焊接电流、焊接速度和起弧时机来控制焊接温度，确保铜熔化的同时又不至于破坏不锈钢管基体。

上述方法解决了紫铜翅片与不锈钢管的焊接难点，通过真空检漏、抗拉强度及金相试验分析，证明产品完全达到设计指标，真空漏率优于5×10-11Pa.m³/s，两种材质熔深低于0.5mm，抗拉强度优于设计指标。

附图说明

图1铜翅片与不锈钢管的焊接顺序示意图。

其中：1、2、3、4、5、6为铜翅片；7为不锈钢管。

具体实施方式

铜翅片与不锈钢管的焊接属于异种金属焊接，它是热沉制造的关键工序之一，其中铜翅片与不锈钢管的焊接顺序示意图如图1所示。按照焊接的先后顺序对桶翅片进行编号，按照铜翅片1-6的编号先后顺序将铜翅片焊接到不锈钢管7上。为此，需要进行一系列的焊接工艺试验，目前所采用的焊接工艺是熔化母材(铜翅片)的焊接工艺。焊接时，将焊接的铜翅片折出90°的5mm折边，并使用焊接专用工装夹具固定铜翅片与不锈钢管。在焊接过程中，采取的焊接次序为：点焊固定——分段式间断焊接——满焊，以尽量减少焊接变形，并且在焊后校形。

为满足热沉在冷热交变状态下工作的特殊工况要求，对热沉按图纸要求分别作冷热冲击试验。工艺上将液氮通入管内作冷冻试验，待冷透后迅速用电炉烘烤到100℃进行热冲击试验，保持15分钟以上，重复试验3次。冷热冲击后进入下道工序，即真空检漏。

为保证热沉的总漏率，对每道工序进行了严格把关，对合格的管材先进行强度和气密性试验，打压压力为2MPa。管子与紫铜翅片焊接，支管与总管焊接后再做压力为1.6MPa的气密性试验，最后进行氦质谱检漏。

具体的检验项及技术指标见表1。

表1质量合格检验