专利名称：异种金属管冷挤压-热扩散焊工艺的制作方法
异种金属连接管冷挤压-热扩散焊接是机械加工领域中一种特种焊接工艺。
在现有技术中，异种金属(如铝铜、铝不锈钢)连接管的焊接通常采用摩擦焊，进行端面对接，焊好之后修钻内孔，车削外圆飞刺;真空扩散焊，它需要在高温、真空和一定压力的条件下进行(见《焊接手册》第三卷，美国焊接学会，1980)，在CN-85103380中公开了一种铜铝连接管爆炸焊接的方法，它采取低爆速炸药内爆法，连接管为套接或对接结构。上述焊接工艺的不足之处是，有的所用设备较复杂，有的焊接后要进行机械加工整形，有的废品率较高，而且耐热性能较差，如铜铝连接管在随后铝管端与铝管、铜管端与铜管焊接时，其焊缝仅能短时承受300℃以下的温度，焊缝连接强度远低于铝管母材的强度。
本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足之处，而提供一种异种金属连接管冷挤压-热扩散焊工艺。
本发明的目的可以通过以下措施来达到首先进行焊接件坯料的备料，这些坯料是热膨胀系数较小的金属管(如铜管)，热膨胀系数较大的金属管(如铝管)和热膨胀系数最小的附加金属套(如钢套)。将热膨胀系数较小的金属管的焊接端加工成锥体(此件以下简称金属管锥体)，热膨胀系数较大的作为金属管套，热膨胀系数最小的则为附加金属套。然后把三者套接在一起，装到专用夹具上，用普通的压力机将锥体挤入管套，使两种金属管结合面上的氧化膜通过挤压而破坏，露出活性金属表面，从而使金属管套焊接端内外表面分别与金属管锥体表面、附加金属套锥孔表面紧密压合;接着将已压合在一起的连接管套接结构置于通用电炉内，在非真空、无保护性气氛的条件下加热，进行热扩散焊，利用上述三种金属之间热膨胀系数的差异来保持扩散焊所需要的焊接压力。最后将热扩散焊接后的连接管进行清洗打压检验、喷漆即可得到异种金属连接管。
下面将结合实施例-铝铜连接管焊接，对本发明作进一步详述
图1表示挤压前的焊接件铜管(1)、附加钢套(2)、铝管(3)。
图2是装在专用夹具上待冷挤压的焊接件坯料剖面图。
图3表示焊接好的铝铜连接管。
图1中铜管(1)的焊接端需车制成锥体，锥顶角α为7-10度，锥体小头的外径比铝管套(3)的内径大0.2-0.3毫米，锥体表面粗糙度为
附加钢套(2)系采用低碳钢或热膨胀系数小的马氏体不锈钢钢管，内壁加工成锥孔，锥顶角β为4-7度;锥孔小头直径比铝管(3)的外径大0.1-0.2毫米。此附加钢套紧箍在铝铜连接管外，经过冷挤压-热扩散焊，即与连接管焊成一体，必要时亦可将此钢套车削除去。铝管、铜管和附加钢套套接结构在专用夹具上经冷挤压压合之后，铜管挤入铝管中的长度与附加钢套的长度应大致相等，为8-20毫米，可视连接管的外径和管壁厚度而定，铝管焊接端端面比钢套端面长出2毫米左右;冷挤压终止前的挤压力为100-200公斤力/每毫米金属管套外径;热扩散焊接温度为490℃-510℃，保温时间10-20分钟。
本发明所提供的异种金属连接管冷挤压-热扩散焊接工艺的一实施例为铝钢或防锈铝不锈钢连接管的焊接，其方法与上述工艺过程相同，金属管锥体材料则采用钢管或不锈钢管。
本发明与现有技术相比具有如下优点;
1、所需设备比较简单，操作简便安全;
2、按本工艺焊制的异种金属连接管的耐压密封性能好，抗拉强度大例如φ8毫米铝铜连接管的焊缝耐压力达16公斤力/厘米2以上，对连接管进行的拉力试验表明，断裂发生在铝管母材部分，铝铜接缝完好;
3、铝铜连接管的铝管端与铝管、铜管端与铜管焊接时，其焊缝在短时承受510℃高温之后不丧失耐压密封性能;
4、焊接成本低;
5、本工艺的应用范围广，如用于热膨胀系数不同、熔点不同、焊缝生成金属间化合物的铝铜、铝不锈钢等异种金属连接管的焊接，其优越性更为明显。
权利要求
1.一种异种金属连接管冷挤压-热扩散焊工艺，将连接管焊接件坯料组合成套接结构，在一定压力下冷挤压，再在一定温度下进行热扩散焊接，其特征在于本工艺适用于热膨胀系数不同的异种金属管之间的焊接，方法是将备好的坯料装在专用夹具上，用普通小型压力机将热膨胀系数较小的金属管锥体挤入热膨胀系数较大的金属管套，使两者结合面上的氧化膜通过挤压而破坏，露出活性金属表面，并使金属管套焊接端内外表面分别与金属管锥体表面和热膨胀系数最小的附加金属套锥孔表面紧密压合；然后将已压合在一起的连接管套接结构置于通用电炉内，在非真空、无保护性气氛的条件下加热，进行热扩散焊，利用不同金属之间热膨胀系数的差异来保持扩散焊所必需的焊接压力。
2.如权利要求1所述的异种金属管冷挤压-热扩散焊工艺，其特征在于所述的金属管锥体的锥顶角α为7-10度，锥体小头直径比金属管套内径大0.2-0.3毫米，金属管锥体表面粗糙度为
;附加金属套内锥顶角β为4-7度，锥孔小头直径比金属管套外径大0.1-0.2毫米。
3.如权利要求1所述的异种金属冷挤压-热扩散焊工艺，其特征在于，所述的套接结构经过在专用夹具上冷挤压之后，金属管锥体挤入金属管套内的长度与附加金属套的长度大致相等，金属管套焊接端端面比附加金属套同一端端面长出2毫米。
4.如权利要求1所述的异种金属冷挤压-热扩散焊工艺，其特征在于金属管锥体挤入金属管套的长度为8-20毫米，可视连接管的外径和壁厚而定;对于铝铜、铝不锈钢连接管挤压终止前的挤压力为100-200每毫米金属管套外径
5.如权利要求1所述的异种金属管冷挤压-热扩散焊工艺，其特征在于它是在非真空、无保护性气氛的条件下进行的对于铝铜连接管，热扩散焊的温度为490℃-510℃，保温时间为10-20分钟。
6.如权利要求1所述的异种金属管冷挤压-热扩散焊工艺，其特征在于所述的该附加金属套由热膨胀系数低的低碳钢或马氏体不锈钢之类的的材料制成的，并成为金属连接管的组成部分，必要时亦可将该附加金属套车削掉。
7.如权利要求1所述的异种金属管冷挤压-热扩散焊工艺，其特征在于金属管锥体亦可采用钢管或不锈钢钢管。
全文摘要
异种金属连接管冷挤压—热扩散焊工艺是机械加工领域的一种特种焊接工艺。它采用冷挤压和非真空，无保护气氛的热扩散焊接法。连接管是一种带附加金属套的锥体套接结构。本工艺不需用复杂设备，操作简便安全，产品技术性能好，合格率高，成本低。本工艺用于膨胀系数不同、焊缝易生成金属间化合物的铝铜、铝不锈钢等异种金属连接管的焊接，其优越性更为明显。
文档编号B21D39/06GK1041900SQ8810579
公开日1990年5月9日 申请日期1988年10月15日 优先权日1988年10月15日
发明者张悦仁, 吕爱菊 申请人:张悦仁