一种管材与管材焊接结构的扩散焊接方法与流程

文档序号:25998777发布日期:2021-07-23 21:14阅读:133来源:国知局
一种管材与管材焊接结构的扩散焊接方法与流程

本发明涉及焊接技术领域,更具体地说,涉及一种管材与管材焊接结构的扩散焊接方法。



背景技术:

管材在我们的生产生活中大量的利用,管材可用于管道、热工设备、机械工业、石油地质钻探、容器、化学工业和特殊用途。在管材生产加工过程中常需要将两根管材进行对合焊接。

扩散焊接是压焊的一种,它是指在相互接触的表面,在高温压力的作用下,被连接表面相互靠近,局部发生塑性变形,经一定时间后结合层原子间相互扩散而形成整体的可靠连接的过程。当两个管材不是在同一径直面上进行焊接,且焊接面不是一个规整的平整面时,一旦焊接受热不均匀或者焊接操作不当时,在焊料不易均匀扩散于焊接面上,易造成壁厚分布不均匀,且容易在焊接面形成焊接凸起或者焊缝凹陷,严重影响焊接效果。

为此,我们提出能够达到均匀受热熔融的一种管材与管材焊接结构的扩散焊接方法来有效解决现有技术中所存在的一些问题。



技术实现要素:

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题,本发明的目的在于提供一种管材与管材焊接结构的扩散焊接方法,通过焊接口与锥形焊接部的配合嵌设,形成第一管材和第二管材之间的焊接面,在焊接口的内壁上嵌设多个焊料熔接体以及纤维增强复合层,焊料熔接体在焊接过程中受热熔融,多个焊料熔接体受热熔融并迅速均匀扩散,于焊接面上湿润后并形成两个管材之间的焊接层,纤维增强复合层嵌设于焊接层内,焊接层在受热焊接的过程中局部发生塑性变形,完成管材与管材之间的焊接,有效避免由于焊料的分布不均而导致焊接层的壁厚不均,在一定程度上有效提高了焊接处的焊接质量,不易在焊接面形成焊接凸起以及焊缝凹陷。

2.技术方案

为解决上述问题,本发明采用如下的技术方案。

一种管材与管材焊接结构的扩散焊接方法,包括以下步骤:

s1、技术人员准备待焊接的第一管材和第二管材,在第一管材的上端面开设焊接口,对第二管材的底端部进行削切,并形成能够与焊接口相嵌设匹配的锥形焊接部;

s2、在焊接口的内壁上开设多个嵌设孔,并对锥形焊接部以及焊接口处进行表面清洁处理,并低温干燥;

s3、在多个嵌设孔内置放焊料熔接体,并在焊接口的内壁上粘聚多个纤维增强复合层,完成焊接前的准备工作;

s4、在高温环境下,将第二管材向下慢慢接触第一管材,锥形焊接部嵌设于焊接口内壁形成焊接面,多个焊料熔接体受热熔融并迅速扩散湿润焊接面形成焊接层,纤维增强复合层嵌设于焊接层,焊接层局部发生塑性变形,完成第一管材和第二管材之间的扩散焊接。

进一步的,所述s1中的锥形焊接部的底部凿设多个衔接凹槽,所述衔接凹槽内贴附有纤维增强网,在锥形焊接部上贴附多个纤维增强网,有利于提高锥形焊接部与焊接口内壁相焊接面的衔接紧密度,同时也易于焊料熔接体在熔融后能够充分扩散至整个焊接面上。

进一步的,在所述s3前对焊接口内壁进行凹面凿除处理形成毛刺面,多个纤维增强复合层分布于毛刺面上,将焊接口内壁进行处理成毛刺面,同样有利于焊接面的黏着性。

进一步的,所述s4中的焊接温度为200-240℃,焊接保温时间为0.2-0.4h。

进一步的,所述焊料熔接体包括位于内端的内热熔囊,所述内热熔囊的内部填充有熔接焊料,所述内热熔囊的外侧包覆有外热熔囊,所述外热熔囊的内部填充有毛细纤维层,当对焊接口周边加热后,多个环形分布的焊料熔接体受热熔融,最内端的熔接焊料溢出,并通过毛细纤维层的毛细作用渗透并润湿焊接面,在焊接面上形成焊接层,该焊接层即为合金层。

进一步的,所述熔接焊料由钎料、活性剂配比而成,所述毛细纤维层由多个毛细纤维交错编织而成,在活性剂与钎料配合,有效降低熔接焊料的表面张力,粘结力大于表面张力后,便能够达到很好的润湿效果,而毛细纤维则对熔接焊料提供毛细渗透作用,进一步提高了熔接焊料的均匀渗透,不易在焊接面处存留多余焊料而造成焊接层的壁后不均匀的情况。

进一步的,所述纤维增强复合层的侧壁上设有多个粘结体,所述粘结体包括连接于纤维增强复合层上的热熔层,所述热熔层的内部填充有粘结液,所述粘结液采用环氧树脂、聚硫橡胶配比而成,同样热熔层在受热后熔融,其内部的粘结液溢出,环氧树脂、聚硫橡胶均为耐高温胶粘材料,主要适用于金属与金属、陶瓷与金属、陶瓷与陶瓷等耐高温部件的胶接,配合熔接焊料的熔融渗透,更有利于提高锥形焊接部与焊接口焊接面的高强度粘接。

进一步的,所述内热熔囊、外热熔囊以及热熔层均采用热熔胶材质制成。

进一步的,所述纤维增强复合层的端壁上刻蚀有微孔,并对纤维增强复合层进行表面处理,纤维增强复合层的厚度为0.5-1mm,其嵌设于焊接层内后,有利于提高焊接层的机械强度,而所开设的微孔,有利于熔接焊料以及粘结液的渗透。

进一步的,所述纤维增强复合层的表面处理方为:将纤维增强复合层在惰性气体保护下加热到一定的高温,并保温干燥0.3-0.4h,表面清洁处理,有利于提高其与焊接层的粘结程度。

3.有益效果

相比于现有技术,本发明的优点在于:

(1)本方案通过焊接口与锥形焊接部的配合嵌设,形成第一管材和第二管材之间的焊接面,在焊接口的内壁上嵌设多个焊料熔接体以及纤维增强复合层,焊料熔接体在焊接过程中受热熔融,多个焊料熔接体受热熔融并迅速均匀扩散,于焊接面上湿润后并形成两个管材之间的焊接层,纤维增强复合层嵌设于焊接层内,焊接层在受热焊接的过程中局部发生塑性变形,完成管材与管材之间的焊接,有效避免由于焊料的分布不均而导致焊接层的壁厚不均,在一定程度上有效提高了焊接处的焊接质量,不易在焊接面形成焊接凸起以及焊缝凹陷。

(2)锥形焊接部的底部凿设多个衔接凹槽,衔接凹槽内贴附有纤维增强网,在锥形焊接部上贴附多个纤维增强网,有利于提高锥形焊接部与焊接口内壁相焊接面的衔接紧密度,同时也易于焊料熔接体在熔融后能够充分扩散至整个焊接面上。

(3)在s3前对焊接口内壁进行凹面凿除处理形成毛刺面,多个纤维增强复合层分布于毛刺面上,将焊接口内壁进行处理成毛刺面,同样有利于焊接面的黏着性。

(4)焊料熔接体包括位于内端的内热熔囊,内热熔囊的内部填充有熔接焊料,内热熔囊的外侧包覆有外热熔囊,外热熔囊的内部填充有毛细纤维层,当对焊接口周边加热后,多个环形分布的焊料熔接体受热熔融,最内端的熔接焊料溢出,并通过毛细纤维层的毛细作用渗透并润湿焊接面,在焊接面上形成焊接层,该焊接层即为合金层。

(5)熔接焊料由钎料、活性剂配比而成,毛细纤维层由多个毛细纤维交错编织而成,在活性剂与钎料配合,有效降低熔接焊料的表面张力,粘结力大于表面张力后,便能够达到很好的润湿效果,而毛细纤维则对熔接焊料提供毛细渗透作用,进一步提高了熔接焊料的均匀渗透,不易在焊接面处存留多余焊料而造成焊接层的壁后不均匀的情况。

(6)纤维增强复合层的侧壁上设有多个粘结体,粘结体包括连接于纤维增强复合层上的热熔层,热熔层的内部填充有粘结液,粘结液采用环氧树脂、聚硫橡胶配比而成,同样热熔层在受热后熔融,其内部的粘结液溢出,环氧树脂、聚硫橡胶均为耐高温胶粘材料,主要适用于金属与金属、陶瓷与金属、陶瓷与陶瓷等耐高温部件的胶接,配合熔接焊料的熔融渗透,更有利于提高锥形焊接部与焊接口焊接面的高强度粘接。

(7)纤维增强复合层的端壁上刻蚀有微孔,并对纤维增强复合层进行表面处理,纤维增强复合层的厚度为0.5-1mm,其嵌设于焊接层内后,有利于提高焊接层的机械强度,而所开设的微孔,有利于熔接焊料以及粘结液的渗透,纤维增强复合层的表面处理方为:将纤维增强复合层在惰性气体保护下加热到一定的高温,并保温干燥0.3-0.4h,表面清洁处理,有利于提高其与焊接层的粘结程度。

附图说明

图1为本发明的流程图;

图2为本发明未焊接时的示意图一;

图3为本发明未焊接时的示意图二;

图4为本发明的锥形焊接部处的立体图;

图5为本发明的第一管材的焊接口处的立体图;

图6为本发明的焊料熔融体处的剖视图;

图7为本发明的纤维增强复合层与粘结体结合处的示意图;

图8为本发明的纤维增强复合层与粘结体结合处的剖视图;

图9为本发明焊接后的示意图。

图中标号说明:

1第一管材、101焊接口、2第二管材、201锥形焊接部、2011衔接凹槽、3纤维增强网、4焊料熔接体、401内热熔囊、402熔接焊料、403外热熔囊、404毛细纤维层、5纤维增强复合层、6粘结体、601热熔层、602粘结液。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图;对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述;显然;所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例;而不是全部的实施例,基于本发明中的实施例;本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例;都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等,应做广义理解,例如“连接”,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1:

请参阅图1-5和图9,一种管材与管材焊接结构的扩散焊接方法,包括以下步骤:

s1、技术人员准备待焊接的第一管材1和第二管材2,在第一管材1的上端面开设焊接口101,对第二管材2的底端部进行削切,并形成能够与焊接口101相嵌设匹配的锥形焊接部201;

s2、在焊接口101的内壁上开设多个嵌设孔,并对锥形焊接部201以及焊接口101处进行表面清洁处理,并低温干燥;

s3、在多个嵌设孔内置放焊料熔接体4,并在焊接口101的内壁上粘聚多个纤维增强复合层5,完成焊接前的准备工作;

s4、在高温环境下,将第二管材2向下慢慢接触第一管材1,锥形焊接部201嵌设于焊接口101内壁形成焊接面,多个焊料熔接体4受热熔融并迅速扩散湿润焊接面形成焊接层,纤维增强复合层5嵌设于焊接层,焊接层局部发生塑性变形,完成第一管材1和第二管材2之间的扩散焊接。

请参阅图4-5,s1中的锥形焊接部201的底部凿设多个衔接凹槽2011,衔接凹槽2011内贴附有纤维增强网3,在锥形焊接部201上贴附多个纤维增强网3,有利于提高锥形焊接部201与焊接口101内壁相焊接面的衔接紧密度,同时也易于焊料熔接体4在熔融后能够充分扩散至整个焊接面上,在s纤维增强网3前对焊接口101内壁进行凹面凿除处理形成毛刺面,多个纤维增强复合层5分布于毛刺面上,将焊接口101内壁进行处理成毛刺面,同样有利于焊接面的黏着性。

s4中的焊接温度为200-240℃,焊接保温时间为0.2-0.4h,具体温度以及保温时间可根据诗句焊接材料以及焊接面的大小来进行设置。

请参阅图6,焊料熔接体4包括位于内端的内热熔囊401,内热熔囊401的内部填充有熔接焊料402,内热熔囊401的外侧包覆有外热熔囊403,外热熔囊403的内部填充有毛细纤维层404,当对焊接口101周边加热后,多个环形分布的焊料熔接体4受热熔融,最内端的熔接焊料402溢出,并通过毛细纤维层404的毛细作用渗透并润湿焊接面,在焊接面上形成焊接层,该焊接层即为合金层,更为详细的,熔接焊料402由钎料、活性剂配比而成,活性剂为助焊剂,可采用现有技术中的树脂型助焊剂,例如:活化松香或者氧化松香,毛细纤维层404由多个毛细纤维交错编织而成,在活性剂与钎料的配合下,有效降低熔接焊料402的表面张力,粘结力大于表面张力后,便能够达到很好的润湿效果,而毛细纤维则对熔接焊料402提供毛细渗透作用,进一步提高了熔接焊料402的均匀渗透,不易使得焊料在焊接面分布不均而造成焊接层的壁后不均匀的情况。

请参阅图7-8,纤维增强复合层5的侧壁上设有多个粘结体6,粘结体6包括连接于纤维增强复合层5上的热熔层601,热熔层601的内部填充有粘结液602,粘结液602采用环氧树脂、聚硫橡胶配比而成,同样热熔层601在受热后熔融,其内部的粘结液602溢出,环氧树脂、聚硫橡胶均为耐高温胶粘材料,主要适用于金属与金属、陶瓷与金属、陶瓷与陶瓷等耐高温部件的胶接,配合熔接焊料402的熔融渗透,更有利于提高锥形焊接部201与焊接口101焊接面的高强度粘接,内热熔囊401、外热熔囊403以及热熔层601均采用热熔胶材质制成,在高温环境后能够熔融,并在熔融后也能充分粘结材料进行焊接面的粘结。

纤维增强复合层5的端壁上刻蚀有微孔,并对纤维增强复合层5进行表面处理,纤维增强复合层5的厚度为0.5-1mm,其嵌设于焊接层内后,有利于提高焊接层的机械强度,而所开设的微孔,有利于熔接焊料402以及粘结液602的渗透,纤维增强复合层5的表面处理方为:将纤维增强复合层5在惰性气体保护下加热到一定的高温,并保温干燥0.3-0.4h,表面清洁处理,有利于提高其与焊接层的粘结程度。

本发明通过焊接口101与锥形焊接部201的配合嵌设,形成第一管材1和第二管材2之间的焊接面,在焊接口101的内部上嵌设多个焊料熔接体4以及纤维增强复合层5,焊料熔接体4在焊接过程中受热熔融,多个焊料熔接体4受热熔融并迅速均匀扩散湿润焊接面并形成焊接层,纤维增强复合层5嵌设于焊接层内,焊接层局部发生塑性变形,完成管材与管材之间的焊接,有效避免由于焊料的分布不均而导致焊接层的壁厚不均,在一定程度上提高了焊接质量,不易产生焊接凸起以及焊缝凹陷。

本发明中的所采用的部件均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件,其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。

以上所述;仅为本发明较佳的具体实施方式;但本发明的保护范围并不局限于此;任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内;根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变;都应涵盖在本发明的保护范围内。

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