[发明专利]铝铜接头快速冷焊

说明书

本发明是一种异种金属导管的特殊焊接方法。

现有的铝铜导管焊接一般采用闪光焊接，即在焊机上把铝管加热到近似熔溶状态，把铜管加热到柔和状态，铝铜管在一定的压力下完成焊接。这种焊接方法需要比较复杂的设备，而且对导管的接头形式的选择，焊接温度范围要求较为严格，否则将会导致接头脆性或脱焊，特别对薄壁管的对接焊接时，由于连接面窄小，焊缝的可靠性下降。

本发明的目的是提供一种利用简单的设备，可靠方便的工艺方法，使铝铜导管接口的接触面上产生分子扩散所需要的恒定温度场，将铝铜导管稳定可靠地连接在一起。

本发明是这样完成的：先用一根收口横具对铜导管进行收口，使收口端的铜导管外径略小于所要连接的铝管内孔孔径。再对铝管焊接端进行扩口，扩成有一定度数的坡口，然后把铜管收口的一端插入铝管扩口的一端，使铝铜导管口紧密贴合，并用陶瓷夹具夹住，再用一根芯棒在导管内焊接处高速旋转磨擦产生足够的热量和一定的压力，在铝铜接口相互接触的面上产生分子扩散，使铝铜导管接口之间形成可靠的焊缝。此发明使用的设备少，工艺方法简单，操作方便，提高了铝铜导管焊接的质量。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

图1是本发明铝铜接头快速冷焊装置的剖面图。

图2是铜管收口用的模具剖面图。

图3是收口后的铜导管的剖面图。

图4是扩口后的铝导管的剖面图。

图5是芯棒的剖面图。

图6是陶瓷夹具剖面图。

参照图2、图3，将铜导管1夹在钻床的钻夹头上以6000转/分的转速对准收口模具3压入，2秒钟就可将铜管收口。参照图4，将铝管口的焊接端用钻头修成一定角度的坡口。参照图1，焊接时把铜管1插入铝管2，用陶瓷夹具5夹住，固定在钻床的转台上。陶瓷夹具5可采用Al₂O₃氮化硅材料或可切削陶瓷。然后在钻床的转夹头上装上芯棒，使芯棒以转速W＝7000～12000转/分和压力F＝80公斤从铜管设有收口的一端压入，在压力和高速旋转产生的温度作用下（焊接时间3～5秒，瞬时温度970℃/1.2秒～2秒），铝铜接口相接触的面上产生分子扩散，完成焊接工作。芯棒用高速钢制造，表面喷涂0.1毫米的碳化钨或纯钨。

当采用D₃为8毫米，壁厚为1毫米的T₂M（纯铜管），D₄为8毫米，壁厚为1毫米的L₃M（纯铝管）时。φ₁、φ₂、φ₃的角度取8°，φ₄的角度取3°。

L₁取6毫米，L₂取40毫米，L₃取8～12毫米，L₄取6毫米。D₁、D₂可取5-7毫米，D₅取4毫米，D₆取4.7毫米。

主要试验结果：

a、液压破坏强度试验：240～260公斤/厘米²，坏在铝管纵向远离焊缝处;

b、弯曲时可以弯曲到任意角度焊缝不受损坏;

c、拉伸试验，可达200公斤～220公斤;坏在铝管上;

d、氮质谱仪检漏试验可达10^-9。