一種適用于鋼鋁異種金屬的硬釬焊工藝及其硬釬焊連通器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于焊接技術(shù)，具體公開(kāi)了一種適用于鋼鋁異種金屬的硬釬焊工藝及其硬釬焊連通器。對(duì)鋁件進(jìn)行清潔處理；對(duì)不銹鋼件表面行鍍鎳處理，將工藝芯與鋁環(huán)的組合半成品進(jìn)行底部密封；再鋼環(huán)壓入由工藝芯和鋁環(huán)構(gòu)成的環(huán)形間隙，然后填加釬料和釬劑，入坩堝爐進(jìn)行釬焊。使用了工藝芯結(jié)構(gòu)，通過(guò)工藝芯進(jìn)行了鋼環(huán)和鋁環(huán)的裝配，形成類(lèi)似連通器的結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)鋼/鋁異種金屬的硬釬焊；通過(guò)在工藝芯中設(shè)計(jì)排氣排渣孔，使得焊接過(guò)程產(chǎn)生的氣體和焊渣得以有效排除，保證了焊接質(zhì)量；表面堿洗處理與不銹鋼表面鍍鎳處理作為表面處理工序，有效控制了零件表面氧化膜對(duì)焊接過(guò)程的不利影響。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種適用于鋼鋁異種金屬的硬釬焊工藝及其硬釬焊連通器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于焊接技術(shù)，具體涉及一種異種金屬釬焊硬釬焊工藝以及裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]鋼/鋁異性焊接結(jié)構(gòu)在航空航天、交通運(yùn)輸、國(guó)防等工業(yè)部門(mén)有著重要應(yīng)用，但二者的連接問(wèn)題一直焊接領(lǐng)域的技術(shù)難點(diǎn)。Fe和Al既可以形成固溶體、金屬間化合物，又可以形成共晶體。Fe在固態(tài)鋁中的溶解度極小，室溫下Fe幾乎不溶于鋁，含微量Fe的鋁合金在冷卻過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生金屬間化合物FeAl3,隨著含鋼量的增加，相繼會(huì)出現(xiàn)Fe2Al5、FeAl2、Fe2Al7和FeAl等脆性相。Fe-Al金屬間化合物的硬度大約在600?1100HV，導(dǎo)致結(jié)合區(qū)呈脆性。一直以來(lái)，國(guó)內(nèi)外在鋼/鋁異種金屬連接領(lǐng)域進(jìn)行了大量研究工作，并實(shí)現(xiàn)了在汽車(chē)等非密封結(jié)構(gòu)上的工程應(yīng)用。在鋼/鋁異種金屬密封結(jié)構(gòu)焊接方面，國(guó)內(nèi)有學(xué)者采用軟釬焊方法實(shí)現(xiàn)了工程應(yīng)用，但在硬釬焊方面尚未見(jiàn)研究成果，使得形成的產(chǎn)品在使用范圍和性能都受到一定限制。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種適用于鋼鋁異種金屬的硬釬焊工藝及其硬釬焊連通器，實(shí)現(xiàn)鋼/鋁異種金屬密封結(jié)構(gòu)硬釬焊連接，從而擴(kuò)大產(chǎn)品的使用范圍，提高產(chǎn)品性能。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0005]一種適用于鋼/鋁異種金屬的硬釬焊工藝，該方法包括如下步驟:
[0006]I)對(duì)鋁件同時(shí)進(jìn)行除油、除氧化膜處理；
[0007]2)不銹鋼件表面行鍍鎳處理，鍍層厚度為3 μ m-50 μ m ；
[0008]3)將坩堝爐升到設(shè)定爐溫，設(shè)定爐溫介于600°C?1000°C之間；
[0009]4)將工藝芯裝入鋁環(huán)；
[0010]5)將工藝芯與鋁環(huán)的組合半成品底部進(jìn)行鉚接或熔焊連接，實(shí)現(xiàn)底部密封；
[0011]6)將鋼環(huán)壓入由工藝芯和鋁環(huán)構(gòu)成的環(huán)形間隙；
[0012]7)在鋁環(huán)的環(huán)臺(tái)上表面填加釬料；
[0013]8)在釬料表面填加釬劑，以覆蓋釬料表面；
[0014]9)將經(jīng)過(guò)步驟8)處理之后的產(chǎn)品入坩堝爐進(jìn)行釬焊，直至釬料完全熔融后出爐；
[0015]10)水洗釬焊件，水溫為室溫；
[0016]11)沸水煮釬焊件，時(shí)間20分鐘?60分鐘；
[0017]在上述一種適用于鋼/鋁異種金屬的硬釬焊工藝中:所述的步驟7)中的釬料用量為3倍?4倍的鋼環(huán)和鋁環(huán)之間釬縫空間的體積。
[0018]在上述一種適用于鋼/鋁異種金屬的硬釬焊工藝中:所述的步驟9)中的坩堝爐加熱功率選擇為IKW?100KW。
[0019]一種用于上述的適用于鋼鋁異種金屬的硬釬焊工藝中的硬釬焊連通器，它包括鋁環(huán)和設(shè)在鋁環(huán)內(nèi)的鋼環(huán)，還包括位于鋼環(huán)內(nèi)的工藝芯，所述的工藝芯與上述鋁環(huán)的底部齊平；所述的工藝芯上下表面分別加工有沉孔，上方的沉孔底部在圓周方向上均勻設(shè)有若干豎直的排氣排渣孔，工藝芯側(cè)壁上設(shè)有若干水平的排氣排渣孔，上述豎直的排氣排渣孔與水平的排氣排渣孔數(shù)目相同，且一一對(duì)應(yīng)，每組對(duì)應(yīng)相通。
[0020]在上述的硬釬焊連通器，所述的工藝芯外壁設(shè)有兩個(gè)圈槽，所述的鋼環(huán)內(nèi)加工有環(huán)臺(tái)，所述的鋁環(huán)外部下端設(shè)有法蘭，鋁環(huán)內(nèi)設(shè)有階梯狀的通孔。
[0021]本發(fā)明的顯著效果在于:本發(fā)明的硬釬焊工藝由于使用了工藝芯結(jié)構(gòu)，通過(guò)工藝芯進(jìn)行了鋼環(huán)和鋁環(huán)的裝配，形成類(lèi)似連通器的結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)鋼/鋁異種金屬的硬釬焊；進(jìn)一步的，通過(guò)在工藝芯中設(shè)計(jì)排氣排渣孔，使得焊接過(guò)程產(chǎn)生的氣體和焊渣得以有效排除，保證了焊接質(zhì)量；另外，將鋁件(鋁環(huán)、工藝芯、釬料)表面堿洗處理與不銹鋼表面鍍鎳處理統(tǒng)一在一起，作為鋁合金/不銹鋼異種金屬硬釬焊前的表面處理工序，有效控制了零件表面氧化膜對(duì)焊接過(guò)程的不利影響，并在鋁合金與不銹鋼之間形成了鎳層，通過(guò)鎳層的作用降低了后續(xù)釬焊過(guò)程中液態(tài)鋁合金在鋼件表面的表面張力，促進(jìn)了釬料潤(rùn)濕鋪展，保證釬焊過(guò)程順利進(jìn)行；使用普通工業(yè)坩堝爐設(shè)備，預(yù)設(shè)爐溫高于釬焊溫度，釬焊過(guò)程處于升溫狀態(tài)，釬焊時(shí)間較短，有效控制了 Al-Fe 二元金屬間化合物的生長(zhǎng)；釬焊后采用沸水反復(fù)清洗的除多余物方法，有效解決了釬劑殘余問(wèn)題，保證了釬縫質(zhì)量不受殘余釬劑的腐蝕性影響。
[0022]本發(fā)明的硬釬焊連通器由于設(shè)計(jì)了工藝芯結(jié)構(gòu)，通過(guò)工藝芯進(jìn)行了鋼環(huán)和鋁環(huán)的裝配，形成類(lèi)似連通器的結(jié)構(gòu)，從而適用于上述的硬釬焊工藝，工藝芯中設(shè)計(jì)排氣排渣孔，使得焊接過(guò)程產(chǎn)生的氣體和焊渣得以有效排除，保證了上述硬焊接的質(zhì)量。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為鋁環(huán)示意圖；
[0024]圖2為工藝芯不意圖；
[0025]圖3為鋼環(huán)示意圖；
[0026]圖4為連通器示意圖；
[0027]圖中:1.鋁環(huán)；2.鋼環(huán)；3.工藝芯；4.法蘭；5.通孔；6.豎直的排氣排渣孔；7.水平的排氣排渣孔;8.圈槽；9.環(huán)臺(tái)。

【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0029]一種適用于鋼鋁異種金屬的硬釬焊工藝，通過(guò)下述兩種實(shí)施例。
[0030]實(shí)例1: Φ47ι?πι內(nèi)徑規(guī)格lCrl8Ni9Ti/6A02導(dǎo)管結(jié)構(gòu)釬焊
[0031]I)對(duì)鋁環(huán)、工藝芯和釬料常規(guī)鋁合金表面清洗方法進(jìn)行除油、除氧化膜；
[0032]2)對(duì)不銹鋼表面需進(jìn)行鍍鎳處理，鍍層厚度為20 μ m ;
[0033]3)釬焊前提前將坩堝爐升到設(shè)定爐溫，設(shè)定爐溫660°C ；
[0034]4)將工藝芯裝入鋁環(huán)；
[0035]5)將工藝芯與鋁環(huán)的組合半成品底部進(jìn)行鉚接，實(shí)現(xiàn)底部密封；
[0036]6)將鋼環(huán)壓入由工藝芯和鋁環(huán)構(gòu)成的環(huán)形間隙，通過(guò)對(duì)稱(chēng)四點(diǎn)測(cè)量工藝芯的上表面至鋼環(huán)內(nèi)環(huán)臺(tái)的上表面的高度差，保證安裝后的高度差為0.3mm ；
[0037]7)在鋁環(huán)的環(huán)臺(tái)上表面碼放釬料，釬料用量為3.5倍的鋼環(huán)和鋁環(huán)之間釬縫空間的體積；
[0038]8)在釬料表面覆蓋一層釬劑，覆蓋釬料表面；
[0039]9)將經(jīng)過(guò)步驟8)處理之后的產(chǎn)品入坩堝爐進(jìn)行釬焊，直至釬料完全熔融后出爐；所述的坩堝爐加熱功率選擇為6KW ；
[0040]10)水洗釬焊件，水溫為室溫；
[0041]11)沸水煮釬焊件，時(shí)間20分鐘。
[0042]實(shí)例2:Φ 220mm內(nèi)徑規(guī)格lCrl8Ni9Ti/6A02導(dǎo)管結(jié)構(gòu)釬焊
[0043]I)對(duì)鋁環(huán)、工藝芯和釬料常規(guī)鋁合金表面清洗方法進(jìn)行除油、除氧化膜；
[0044]2)對(duì)不銹鋼表面需進(jìn)行鍍鎳處理，厚度30 μ m ;
[0045]3)釬焊前提前將坩堝爐升到設(shè)定爐溫，設(shè)定爐溫720V ；
[0046]4)將工藝芯裝入鋁環(huán)；
[0047]5)將工藝芯與鋁環(huán)的組合半成品底部進(jìn)行鉚接，實(shí)現(xiàn)底部密封；
[0048]6)將鋼環(huán)壓入由工藝芯和鋁環(huán)構(gòu)成的環(huán)形間隙，通過(guò)對(duì)稱(chēng)四點(diǎn)測(cè)量工藝芯的上表面至鋼環(huán)內(nèi)環(huán)臺(tái)的上表面的高度差，保證安裝后的高度差為0.3mm ；
[0049]7)在鋁環(huán)的環(huán)臺(tái)上表面碼放釬料，釬料用量為3.5倍的鋼環(huán)和鋁環(huán)之間釬縫空間的體積；
[0050]8)在釬料表面覆蓋一層釬劑，覆蓋釬料表面；
[0051]9)將經(jīng)過(guò)步驟8)處理之后的產(chǎn)品入坩堝爐進(jìn)行釬焊，直至釬料完全熔融后出爐；所述的坩堝爐加熱功率選擇為40KW ；
[0052]10)水洗釬焊件，水溫為室溫；
[0053]11)沸水煮釬焊件，時(shí)間20分鐘。
[0054]一種在上述工藝中應(yīng)用的硬釬焊連通器，如圖1所示，所述的鋁環(huán)I外部下端加工有法蘭4，鋁環(huán)I內(nèi)加工有階梯狀的通孔5 ；
[0055]如圖2所示,所述的工藝芯3上下表面分別加工有沉孔,上方的沉孔底部在圓周方向上均勻加工有若干個(gè)豎直的排氣排渣孔6，同時(shí)在工藝芯3側(cè)壁上加工與上述的豎直排氣排渣孔6個(gè)數(shù)相同的水平的排氣排渣孔7。并且每個(gè)水平排氣排渣孔7和對(duì)應(yīng)的豎直排氣排渣孔6相連通。所述工藝芯3外壁還加工兩個(gè)圈槽8，分別用于與鋼環(huán)2以及鋁環(huán)I裝配。
[0056]如圖3所示，鋼環(huán)2內(nèi)加工有環(huán)臺(tái)9，環(huán)臺(tái)9與上述工藝芯3外壁的圈槽8相配合，實(shí)現(xiàn)工藝芯3與鋼環(huán)2的裝配。
[0057]如圖4所示，鋁環(huán)I與工藝芯3底部齊平，由于在工藝芯3外壁加工有圈槽8，通過(guò)其與鋁環(huán)I內(nèi)部的階梯狀的通孔5相配合，實(shí)現(xiàn)鋁環(huán)I與工藝芯3的軸向定位安裝。鋼環(huán)2安裝在鋁環(huán)I內(nèi)部的階梯狀的通孔5內(nèi)，并且鋼環(huán)2內(nèi)的環(huán)臺(tái)9與工藝芯3外壁的圈槽8相配合，實(shí)現(xiàn)工藝芯3與鋼環(huán)2的裝配。豎直排氣排渣孔6與水平排氣排渣孔7 —一對(duì)應(yīng)，并且每組對(duì)應(yīng)相通，使得焊接過(guò)程產(chǎn)生的氣體和焊渣得以有效排除。
【權(quán)利要求】
1.一種適用于鋼/鋁異種金屬的硬釬焊工藝，其特征在于，該方法包括如下步驟: 1)對(duì)鋁件同時(shí)進(jìn)行除油、除氧化膜處理； 2)不銹鋼件表面行鍍鎳處理，鍍層厚度為3μ m-50 μ m ； 3)將坩堝爐升到設(shè)定爐溫，設(shè)定爐溫介于600°C?1000°C之間； 4)將工藝芯裝入鋁環(huán)； 5)將工藝芯與鋁環(huán)的組合半成品底部進(jìn)行鉚接或熔焊連接，實(shí)現(xiàn)底部密封； 6)將鋼環(huán)壓入由工藝芯和鋁環(huán)構(gòu)成的環(huán)形間隙； 7)在鋁環(huán)的環(huán)臺(tái)上表面填加釬料， 8)在釬料表面填加釬劑，以覆蓋釬料表面； 9)將經(jīng)過(guò)步驟8)處理之后的產(chǎn)品入坩堝爐進(jìn)行釬焊，直至釬料完全熔融后出爐； 10)水洗釬焊件，水溫為室溫； 11)沸水煮釬焊件，時(shí)間20分鐘?60分鐘。
2.如權(quán)利要求1所述的一種適用于鋼/鋁異種金屬的硬釬焊工藝，其特征在于:所述的步驟7)中的釬料用量為3倍?4倍的鋼環(huán)和鋁環(huán)之間釬縫空間的體積。
3.如權(quán)利要求1所述的一種適用于鋼/鋁異種金屬的硬釬焊工藝，其特征在于:所述的步驟9)中的坩堝爐加熱功率選擇為IKW?100KW。
4.一種用于上述的適用于鋼鋁異種金屬的硬釬焊工藝中的硬釬焊連通器，其特征在于:它包括鋁環(huán)(I)和設(shè)在鋁環(huán)(I)內(nèi)的鋼環(huán)(2)，還包括位于鋼環(huán)(2)內(nèi)的工藝芯(3)，所述的工藝芯(3)與上述鋁環(huán)(I)的底部齊平；所述的工藝芯(3)上下表面分別加工有沉孔，上方的沉孔底部在圓周方向上均勻設(shè)有若干豎直的排氣排渣孔(6)，工藝芯(3)側(cè)壁上設(shè)有若干水平的排氣排渣孔(7 )，上述豎直的排氣排渣孔(6 )與水平的排氣排渣孔(7 )數(shù)目相同，且--對(duì)應(yīng),每組對(duì)應(yīng)相通。
5.如權(quán)利要求4所述的硬釬焊連通器，其特征在于:所述的工藝芯(3)外壁設(shè)有兩個(gè)圈槽(8 )，所述的鋼環(huán)(2 )內(nèi)加工有環(huán)臺(tái)(9 )，所述的鋁環(huán)(I)外部下端設(shè)有法蘭(4)，鋁環(huán)(I)內(nèi)設(shè)有階梯狀的通孔(5)。
【文檔編號(hào)】B23K3/08GK104289783SQ201310303811
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2013年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月18日
【發(fā)明者】馬廣超, 孔兆財(cái), 陳志凱, 馬麗翠, 范波, 張巍巍, 寧建民, 郭世雄 申請(qǐng)人:首都航天機(jī)械公司, 中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院