[发明专利]低温冷屏薄壁铝合金导管结构及其真空钎焊工艺与应用

说明书

本发明涉及真空钎焊与低温冷屏技术领域，提供了一种低温冷屏薄壁铝合金导管结构及其真空钎焊工艺与应用。本发明提供的的真空钎焊工艺，通过设置装配工装，可固定、支撑并压紧薄壁铝合金管和半圆套管并使之保持正确的位置关系，通过真空钎焊使得薄壁铝合金管与半圆套管形成牢固的冶金结合；真空钎焊的效率很高，钎焊加热均匀引起的应力和变形小，保证焊件尺寸的精度。本发明提供的低温冷屏薄壁铝合金导管结构，通过半圆套管焊接在低温冷屏上，不必担心焊接造成导管出现裂纹与焊穿而导致低温冷屏出现冷漏的现象。钎焊质量稳定、生产效率高，且结构轻便、空间利用率高、导热系数大、热阻小，能快速实现低温冷屏。

技术领域

本发明涉及真空钎焊与低温冷屏技术领域，尤其涉及一种低温冷屏薄壁铝合金导管结构及其真空钎焊工艺与应用。

背景技术

高真空绝热储存容器夹层设置低温冷屏，低温介质在薄壁铝合金管内流动将冷量传导至铝合金筒体壁，使其快速实现低温冷屏，减少内部储存容器受到热辐射而造成的液氮、液氦等的蒸发损失。通常低温冷屏有以下结构形式：

低温冷屏壁上焊接铝合金管结构，由于铝合金管壁较薄，焊接时极易导致铝合金管产生裂纹或烧穿，使得生产制造过程异常困难，且存在后期使用过程低温冷屏出现冷漏的风险。

通过抱箍结构使铝合金管紧贴低温冷屏壁，这种结构抱箍在铝管的上方抱箍会吸收一部分冷量，铝管与筒壁的接触面很窄且不能保证铝管全长都与筒壁接触，无法最快速与高效的实现低温冷屏。

低温冷屏壁上焊接带“站脚”的铝合金管结构，这种带“站脚”的铝管需要专门进行定制，定制成本高、周期较长，定制铝管如果为了保证焊接不损伤铝管本体则铝管与“站脚”之间会存在传导面窄或距离较长的情况，而且铝管两侧“站脚”的焊接也无法达到全焊透，这样铝管“站脚”与筒壁之间存在径向方向上的一条长的间隙，定制铝管还是存在一些传冷速度与效率上的不足。

发明内容

本发明旨在至少克服上述现有技术的缺点与不足其中之一，提供一种低温冷屏薄壁铝合金导管结构及其真空钎焊工艺与应用。本发明目的基于以下技术方案实现：

本发明目的第一方面，提供了一种低温冷屏薄壁铝合金导管结构的真空钎焊工艺，包括以下步骤：

S1、装配铝合金导管结构的配件：所述铝合金导管结构的配件包括薄壁铝合金管、半圆套管和铝箔钎料，准备一个内部具有凹槽的固定块，在所述固定块内底部依序叠放第一石墨布、半圆套管、铝箔钎料、薄壁铝合金管、第二石墨布和压紧块，所述压紧块和固定块配合可固定、支撑并压紧薄壁铝合金管和半圆套管并使之保持正确的位置关系；

S2、将装配好的铝合金导管结构连同装配工装一起组成工件放入真空炉，设定炉温550～650℉，开启高真空，开启加热，炉温达到550～650℉后每间隔一定时间设定炉温提高30～80℉，至炉温设定为750～860℉，控制工件升温速率为1.5～5℉/min；

S3、当工件温度达到650～750℉时，设定炉温为850～1000℉，当炉温达到850～1000℉后每间隔一定时间设定炉温提高30～80℉，至炉温设定为1000～1100℉；

S4、当工件最高温度达到950～1050℉时，进行均温，直至工件各处温度达到950～1050℉；

S5、将炉温设定在1080～1150℉，控制工件升温速率为1～3℉/min，当薄壁铝合金管中心温度达到1045～1100℉，保温0～20分钟，停止加热；

S6、当工件中心温度降到970～1020℉时，关闭真空，停止加热；待工件中心温度降到500～680℉出炉，冷却至室温。

优选地，步骤S1中所述压紧块和固定块的材料为奥氏体不锈钢；和/或

所述第一石墨布和第二石墨布的厚度为0.07～0.2mm；和/或

所述铝箔钎料的厚度0.02～0.1mm。