專利名稱：異種金屬管冷擠壓-熱擴散焊工藝的制作方法
異種金屬連接管冷擠壓-熱擴散焊接是機械加工領域中一種特種焊接工藝。
在現有技術中，異種金屬(如鋁銅、鋁不銹鋼)連接管的焊接通常采用摩擦焊，進行端面對接，焊好之后修鉆內孔，車削外圓飛刺;真空擴散焊，它需要在高溫、真空和一定壓力的條件下進行(見《焊接手冊》第三卷，美國焊接學會，1980)，在CN-85103380中公開了一種銅鋁連接管爆炸焊接的方法，它采取低爆速炸藥內爆法，連接管為套接或對接結構。上述焊接工藝的不足之處是，有的所用設備較復雜，有的焊接后要進行機械加工整形，有的廢品率較高，而且耐熱性能較差，如銅鋁連接管在隨后鋁管端與鋁管、銅管端與銅管焊接時，其焊縫僅能短時承受300℃以下的溫度，焊縫連接強度遠低于鋁管母材的強度。
本發明的目的在于避免上述現有技術中的不足之處，而提供一種異種金屬連接管冷擠壓-熱擴散焊工藝。
本發明的目的可以通過以下措施來達到首先進行焊接件坯料的備料，這些坯料是熱膨脹系數較小的金屬管(如銅管)，熱膨脹系數較大的金屬管(如鋁管)和熱膨脹系數最小的附加金屬套(如鋼套)。將熱膨脹系數較小的金屬管的焊接端加工成錐體(此件以下簡稱金屬管錐體)，熱膨脹系數較大的作為金屬管套，熱膨脹系數最小的則為附加金屬套。然后把三者套接在一起，裝到專用夾具上，用普通的壓力機將錐體擠入管套，使兩種金屬管結合面上的氧化膜通過擠壓而破壞，露出活性金屬表面，從而使金屬管套焊接端內外表面分別與金屬管錐體表面、附加金屬套錐孔表面緊密壓合;接著將已壓合在一起的連接管套接結構置于通用電爐內，在非真空、無保護性氣氛的條件下加熱，進行熱擴散焊，利用上述三種金屬之間熱膨脹系數的差異來保持擴散焊所需要的焊接壓力。最后將熱擴散焊接后的連接管進行清洗打壓檢驗、噴漆即可得到異種金屬連接管。
下面將結合實施例-鋁銅連接管焊接，對本發明作進一步詳述
圖1表示擠壓前的焊接件銅管(1)、附加鋼套(2)、鋁管(3)。
圖2是裝在專用夾具上待冷擠壓的焊接件坯料剖面圖。
圖3表示焊接好的鋁銅連接管。
圖1中銅管(1)的焊接端需車制成錐體，錐頂角α為7-10度，錐體小頭的外徑比鋁管套(3)的內徑大0.2-0.3毫米，錐體表面粗糙度為
附加鋼套(2)系采用低碳鋼或熱膨脹系數小的馬氏體不銹鋼鋼管，內壁加工成錐孔，錐頂角β為4-7度;錐孔小頭直徑比鋁管(3)的外徑大0.1-0.2毫米。此附加鋼套緊箍在鋁銅連接管外，經過冷擠壓-熱擴散焊，即與連接管焊成一體，必要時亦可將此鋼套車削除去。鋁管、銅管和附加鋼套套接結構在專用夾具上經冷擠壓壓合之后，銅管擠入鋁管中的長度與附加鋼套的長度應大致相等，為8-20毫米，可視連接管的外徑和管壁厚度而定，鋁管焊接端端面比鋼套端面長出2毫米左右;冷擠壓終止前的擠壓力為100-200公斤力/每毫米金屬管套外徑;熱擴散焊接溫度為490℃-510℃，保溫時間10-20分鐘。
本發明所提供的異種金屬連接管冷擠壓-熱擴散焊接工藝的一實施例為鋁鋼或防銹鋁不銹鋼連接管的焊接，其方法與上述工藝過程相同，金屬管錐體材料則采用鋼管或不銹鋼管。
本發明與現有技術相比具有如下優點;
1、所需設備比較簡單，操作簡便安全;
2、按本工藝焊制的異種金屬連接管的耐壓密封性能好，抗拉強度大例如φ8毫米鋁銅連接管的焊縫耐壓力達16公斤力/厘米2以上，對連接管進行的拉力試驗表明，斷裂發生在鋁管母材部分，鋁銅接縫完好;
3、鋁銅連接管的鋁管端與鋁管、銅管端與銅管焊接時，其焊縫在短時承受510℃高溫之后不喪失耐壓密封性能;
4、焊接成本低;
5、本工藝的應用范圍廣，如用于熱膨脹系數不同、熔點不同、焊縫生成金屬間化合物的鋁銅、鋁不銹鋼等異種金屬連接管的焊接，其優越性更為明顯。
權利要求
1.一種異種金屬連接管冷擠壓-熱擴散焊工藝，將連接管焊接件坯料組合成套接結構，在一定壓力下冷擠壓，再在一定溫度下進行熱擴散焊接，其特征在于本工藝適用于熱膨脹系數不同的異種金屬管之間的焊接，方法是將備好的坯料裝在專用夾具上，用普通小型壓力機將熱膨脹系數較小的金屬管錐體擠入熱膨脹系數較大的金屬管套，使兩者結合面上的氧化膜通過擠壓而破壞，露出活性金屬表面，并使金屬管套焊接端內外表面分別與金屬管錐體表面和熱膨脹系數最小的附加金屬套錐孔表面緊密壓合；然后將已壓合在一起的連接管套接結構置于通用電爐內，在非真空、無保護性氣氛的條件下加熱，進行熱擴散焊，利用不同金屬之間熱膨脹系數的差異來保持擴散焊所必需的焊接壓力。
2.如權利要求1所述的異種金屬管冷擠壓-熱擴散焊工藝，其特征在于所述的金屬管錐體的錐頂角α為7-10度，錐體小頭直徑比金屬管套內徑大0.2-0.3毫米，金屬管錐體表面粗糙度為
;附加金屬套內錐頂角β為4-7度，錐孔小頭直徑比金屬管套外徑大0.1-0.2毫米。
3.如權利要求1所述的異種金屬冷擠壓-熱擴散焊工藝，其特征在于，所述的套接結構經過在專用夾具上冷擠壓之后，金屬管錐體擠入金屬管套內的長度與附加金屬套的長度大致相等，金屬管套焊接端端面比附加金屬套同一端端面長出2毫米。
4.如權利要求1所述的異種金屬冷擠壓-熱擴散焊工藝，其特征在于金屬管錐體擠入金屬管套的長度為8-20毫米，可視連接管的外徑和壁厚而定;對于鋁銅、鋁不銹鋼連接管擠壓終止前的擠壓力為100-200每毫米金屬管套外徑
5.如權利要求1所述的異種金屬管冷擠壓-熱擴散焊工藝，其特征在于它是在非真空、無保護性氣氛的條件下進行的對于鋁銅連接管，熱擴散焊的溫度為490℃-510℃，保溫時間為10-20分鐘。
6.如權利要求1所述的異種金屬管冷擠壓-熱擴散焊工藝，其特征在于所述的該附加金屬套由熱膨脹系數低的低碳鋼或馬氏體不銹鋼之類的的材料制成的，并成為金屬連接管的組成部分，必要時亦可將該附加金屬套車削掉。
7.如權利要求1所述的異種金屬管冷擠壓-熱擴散焊工藝，其特征在于金屬管錐體亦可采用鋼管或不銹鋼鋼管。
全文摘要
異種金屬連接管冷擠壓—熱擴散焊工藝是機械加工領域的一種特種焊接工藝。它采用冷擠壓和非真空，無保護氣氛的熱擴散焊接法。連接管是一種帶附加金屬套的錐體套接結構。本工藝不需用復雜設備，操作簡便安全，產品技術性能好，合格率高，成本低。本工藝用于膨脹系數不同、焊縫易生成金屬間化合物的鋁銅、鋁不銹鋼等異種金屬連接管的焊接，其優越性更為明顯。
文檔編號B21D39/06GK1041900SQ8810579
公開日1990年5月9日 申請日期1988年10月15日 優先權日1988年10月15日
發明者張悅仁, 呂愛菊 申請人:張悅仁