專利名稱：鈹鋁夾層結構異種金屬焊接方法
技術領域：
本發明涉及異種金屬連接領域，具體涉及一種鈹鋁夾層結構異種金屬的 焊接方法。
背景技術：
異種金屬夾層結構焊接是焊接技術領域中的重要難題，由于異種金屬在 物理性能、化學性能等方面的顯著差異，導致其焊接過程比同種金屬要復雜 得多，并且夾層結構焊接溫度場難以控制，焊接接頭質量很難保證。
鈹及鈹合金在航空航天及原子能行業有著廣泛不可替代的作用。如圖1 所示的鈹鋁夾層結構異種金屬是正負電子對撞機束流管中存在的一種特殊
結構，其在鈹合金環1外套有鋁合金環一 2，該鈹合金環1和鋁合金環一 2 同時與另一厚鋁合金環二 3可靠連接。現有的焊接工藝方法很難滿足將鈹合 金環1和套在其外的鋁合金環一 2同時與另一鋁合金環二 3高可靠性焊接， 其根本原因是異種金屬夾層結構溫度場很難控制，導致焊接過程不穩定，不 能形成良好的焊縫。如果能控制夾層架構焊接溫度場，則形成可靠焊接接頭 將成為可能。
發明內容
本發明的目的在于提供一種能夠使鈹合金、鋁合金夾層結構同時與另一 鋁合金高可靠連接的鈹鋁夾層結構異種金屬焊接方法。
實現本發明目的技術方案 一種鈹鋁夾層結構異種金屬焊接方法，其 在鈹合金環外套有鋁合金環一 ，該鈹合金環及其外的鋁合金環一 同時與另外 一個等外徑、等厚度的鋁合金環二焊接；該焊接方法具體步驟如下
(a)先將鈹合金環與一個等外徑、等厚度、長度在15 20mm的鋁合 金環三焊接；所述的鋁合金環三中含有Si重量百分比為4.5 5.8。/。， Al重量 百分比為95.5 94.2%;或者鋁合金環三中含有Mg重量百分比為5.8 6.8%， Al重量百分比為94.2 93.2%;(b) 然后在上述相連的鈹合金環和鋁合金環三外套有與它們等長度鋁
合金環一；
(c) 最后將鋁合金環一和鋁合金環三的同一側與同它們等外徑、等厚 度的鋁合金環二焊接。
如上所述的一種鈹鋁夾層結構異種金屬焊接方法，其步驟(a) (c) 所采用的焊接方法為熔焊或高能電子束焊接。
如上所述的一種鈹鋁夾層結構異種金屬焊接方法，其所述的鈹合金環或 鋁合金環一的厚度在1 2mm;所述的鋁合金環二的厚度在2 4mm。
本發明的效果在于本發明所述的鈹鋁夾層結構異種金屬焊接方法，主 要采用了一種與被焊鈹合金環等直徑、等厚度的工藝鋁合金環，這種鋁合金 環與鈹合金環具有良好的焊接性，可將它與鈹合金環先焊接起來，然后再套 上外層鋁合金環，最后與另一側的鋁合金環進行焊接，這樣進行的是同種材 料夾層結構焊接，有效避免了異種金屬夾層結構焊接溫度場難以控制問題， 為獲得良好焊接接頭打下了基礎。本發明采用鋁合金工藝環實現鈹鋁夾層結 構異種金屬的可靠焊接，其焊接接頭強度能達到母材的85%以上，焊接接頭 拉斷后無脆性斷裂特征。
圖1為鈹鋁夾層結構異種金屬結構示意圖； 圖2為本發明所述的鈹鋁夾層結構異種金屬焊接結構示意圖； 圖中l.鈹合金環；2.鋁合金環一；3.鋁合金環二； 4.鋁合金環三。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施例對本發明所述的鈹鋁夾層結構異種金屬焊 接方法作進一步描述。 實施例1
鈹鋁夾層結構異種金屬結構如圖2所示，其焊接方法按如下步驟進行 (a)先將1.5mm厚的鈹合金環1與同其等外徑、厚度1.5mm、長度20mm 的工藝鋁合金環三4焊接；工藝鋁合金環4成分重量百分比為Si4.5%，余 量為Al。(b) 然后在相連的鋁合金環三4和鈹合金環1外緊密套上同它們等長 度的1.5mm厚的鋁合金環一2。
(c) 最后將鋁合金環一 2和鋁合金環三4的一側同時與其等外徑、3mm 厚的鋁合金環二3焊接。
上述步驟(a) (c)焊接均采用熔焊(鎢極氬弧焊)。 試驗表明，鈹鋁夾層結構異種金屬焊接接頭強度系數大于0.85，夾層焊 縫熔合良好。 實施例2
鈹鋁夾層結構異種金屬結構如圖2所示，其焊接方法按如下步驟進行
(a) 先將lmm厚的鈹合金環1與其等外徑、lmm厚、長度在15mm 的工藝鋁合金環三4焊接；工藝鋁合金環4成分重量百分比為Si5.8%，余 量為Al。
(b) 然后在相連的鋁合金環三4和鈹合金環1外套上同它們等長度的 lmm厚的鋁合金環一2。
(c) 最后將鋁合金環一 2和鋁合金環三4的一側同時與其等外徑、2mm 厚的鋁合金環二3焊接。
上述步驟(a) (c)焊接均采用高能電子束焊焊接。 試驗表明，鈹鋁夾層結構異種金屬焊接接頭強度系數大于0.90，夾層焊 縫熔合良好。 實施例3
鈹鋁夾層結構異種金屬結構如圖2所示，其焊接方法按如下步驟進行
(a) 先將2mm厚的鈹合金環1與其等外徑、2mm厚、長度在18mm 的工藝鋁合金環三4焊接；工藝鋁合金環4成分重量百分比為Mg5.8%， 余量為Al。
(b) 然后在相連的鋁合金環三4和鈹合金環1外套上同它們等長度的 2mm厚的鋁合金環一2;
(c) 最后將鋁合金環一 2和鋁合金環三4的一側同時與其等外徑、4mm 厚的鋁合金環二3焊接。上述步驟(a) (c)焊接均采用高能電子束焊焊接。 試驗表明，鈹鋁夾層結構異種金屬焊接接頭強度系數大于0.90，夾層焊 縫熔合良好。 實施例4
鈹鋁夾層結構異種金屬結構如圖2所示，其焊接方法按如下步驟進行
(a) 先將lmm厚的鈹合金環1與其等外徑、lmm厚、長度在16mm 的工藝鋁合金環三4焊接；工藝鋁合金環4成分重量百分比為Mg6.8%， 余量為Al。
(b) 然后在相連的鋁合金環三4和鈹合金環1外套上同它們等長度的 1.5mm厚的鋁合金環一2;
(c) 最后將鋁合金環一 2和鋁合金環三4的一側同時與其等外徑、2.5mm 厚的鋁合金環二3焊接。
上述步驟(a) (c)焊接均采用熔焊(鎢極氬弧焊TIG)。 試驗表明，鈹鋁夾層結構異種金屬焊接接頭強度系數大于0.85，夾層焊 縫熔合良好。
本發明還能適用于具有類似鈹鋁夾層結構的異種金屬板材焊接。 本發明采用工藝鋁合金環實現鈹鋁夾層結構異種金屬的可靠焊接，該工 藝鋁合金環4，其外徑和厚度與鈹合金環相同，長度為15 20rnrn，鋁合金環 三4的成分重量百分比為Si4.5% 5.8%，余量為A1;或者鋁合金環三4 的成分重量百分比為Mg 5.8 % 6.8 %，余量為A1。通過試驗發現本發明 所采用的鋁合金環4與鈹合金具有良好的冶金相容性，不會形成脆性相，可 將它與鈹合金環先焊接起來，然后再套上外層鋁合金環，最后與另一側的鋁 合金環進行焊接，這樣進行的是同種材料夾層結構焊接。
顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本 發明的精神和范圍。倘若這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術 的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求
1.一種鈹鋁夾層結構異種金屬焊接方法，其在鈹合金環(1)外套有鋁合金環一(2)，該鈹合金環(1)及其外的鋁合金環一(2)同時與另外一個等外徑、等厚度的鋁合金環二(3)焊接，其特征在于該焊接方法具體步驟如下(a)先將鈹合金環(1)與一個等外徑、等厚度、長度在15～20mm的鋁合金環三(4)焊接；所述的鋁合金環三(4)中含有Si重量百分比為4.5～5.8％，Al重量百分比為95.5～94.2％；或者鋁合金環三(4)中含有Mg重量百分比為5.8～6.8％，Al重量百分比為94.2～93.2％；(b)然后在上述相連的鈹合金環(1)和鋁合金環三(4)外套有與它們等長度鋁合金環一(2)；(c)最后將鋁合金環一(2)和鋁合金環三(4)的同一側與同它們等外徑、等厚度的鋁合金環二(3)焊接。
2. 根據權利要求1所述的一種鈹鋁夾層結構異種金屬焊接方法，其特 征在于步驟(a) (c)所采用的焊接方法為熔焊或高能電子束焊接。
3. 根據權利要求2所述的一種鈹鋁夾層結構異種金屬焊接方法，其特 征在于所述的鈹合金環(1)或鋁合金環一 (2)的厚度在l 2mm;所述 的鋁合金環二 (3)的厚度在2 4mm。
全文摘要
本發明涉及一種鈹鋁夾層結構異種金屬焊接方法。該方法步驟如下(a)先將鈹合金環與一個等外徑、等厚度、長度在15～20mm的鋁合金環三焊接；所述的鋁合金環三中含有Si重量百分比為4.5～5.8％，Al重量百分比為95.5～94.2％；或者鋁合金環三中含有Mg重量百分比為5.8～6.8％，Al重量百分比為94.2～93.2％；(b)然后在上述相連的鈹合金環和鋁合金環三外套有與它們等長度鋁合金環一；(c)最后將鋁合金環一和鋁合金環三的同一側與同它們等外徑、等厚度的鋁合金環二焊接。本發明能夠實現鈹鋁夾層結構異種金屬的可靠焊接，其焊接接頭強度能達到母材的85％以上，焊接接頭拉斷后無脆性斷裂特征。
文檔編號B23K15/00GK101653863SQ20091016980
公開日2010年2月24日 申請日期2009年9月3日 優先權日2009年9月3日
發明者周煉剛, 焦好軍 申請人:航天材料及工藝研究所