一种不锈钢管和铝合金管的钎焊方法
【专利摘要】本发明公开了一种不锈钢管和铝合金管的钎焊方法，首先形成铝合金管（1）、不锈钢管（2）和工艺芯（3），在铝合金管（1）上形成第一内孔（11）、和第二内孔（12）；在不锈钢管（2）内部处形成第一凸台（21）；工艺芯（3）包括一体成型的第二凸台（31）、第一芯体（32）和第二芯体(33)；在工艺芯（3）上形成多个排气孔（31）；将工艺芯（3）和铝合金管（1）装配到一起，然后装入不锈钢管（2）；其中第二凸台（31）的外壁与不锈钢管（2）内壁接触，不锈钢管（2）的外圆周壁与第一内孔的孔壁形成钎焊缝。本发明的焊缝成型质量好，最终使得焊接后的管路能够适用于20K至常温的温度环境。
【专利说明】一种不锈钢管和铝合金管的钎焊方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种不锈钢管和铝合金管的钎焊方法。
【背景技术】
[0002]推进剂输送管是运载火箭必不可少的结构，其作用为将推进剂由贮箱输送至发动机。根据火箭运载能力、发动机的不同，推进剂输送管的口径从几十毫米到几百毫米，长度由不足一米到几十米。
[0003]运载火箭对各部件的重量要求苛刻，大口径、长距离的输送管为其考虑的重点。为降低重量，大口径、长距离的输送管一般希望采用铝合金材料，但输送管为补偿安装和工作中的位移变化，需在其中设置补偿器，补偿器由不锈钢材料制成，因此便涉及到不锈钢和铝合金的焊接问题。另外对于某些法兰重量占管路重量比例较高的不锈钢输送管路，其法兰使用铝合金材料同样可以起到明显的降低重量效果，这也涉及到不锈钢和铝合金的焊接问题。
[0004]由于不锈钢和铝合金材料的物理性质有很大差距，因此两种材料的焊接问题为焊接领域的难点，尤其对于管路结构。低温管路结构作为火箭结构中重要部分，要求其具有很高的可靠性，因此不锈钢和铝合金管路焊接必需具有很高的质量。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是:提供一种高质量的不锈钢管和铝合金管的钎焊方法，使得焊接后的管路能够适用于20K?常温的温度环境。
[0006]本发明包括如下技术方案:
[0007]一种不锈钢管和铝合金管的钎焊方法，包括如下步骤:
[0008]形成铝合金管、不锈钢管和工艺芯；在铝合金管上形成第一内孔、和与第一内孔邻接的第二内孔；第一内孔的直径dvl比第二内孔的直径dv3大，第一内孔是锥度为A的锥孔；在不锈钢管内部距离不锈钢管端面高度为hgl处形成第一凸台；工艺芯包括一体成型的第二凸台、第一芯体和第二芯体；其中第一芯体和第二芯体分别位于第二凸台的上下两端，在工艺芯上形成多个排气孔；
[0009]将工艺芯和铝合金管装配到一起，然后装入不锈钢管；其中第二芯体位于第二内孔内，不锈钢管的一端位于铝合金管的第一内孔内，第二凸台的上表面与第一凸台的下表面接触，第二凸台的外壁与不锈钢管内壁接触；不锈钢管的外圆周壁与第一内孔的孔壁形成钎焊缝；所述钎焊缝长度与所述第一内孔的深度相同，均为hv ；
[0010]在钎焊缝上方放置钎料和钎剂，完成焊接；
[0011]焊接完成后，沿不锈钢管内径去除第一凸台、第二凸台、工艺芯以及铝合金管内壁的一部分。
[0012]所述不锈钢管的钎焊外径dgl比不锈钢管的内径dg2大2mm?4mm。
[0013]对于直径小于60mm的铝合金管，钎焊缝长度hv取15mm ;对于直径大于或等于60mm的招合金管，钎焊缝长度hv取20mm?22mm。
[0014]第二凸台的直径为dx2、第二凸台的高度为hxl，第二芯体的直径为dx3 ；dvl 一dgl=0.3mm ?0.4mm ;dg2 — dx2=0.1mm ;hxl — hgl=0.mm4 ?0.5mm ;dx3=dv3 ;维度 A=1:30。
[0015]每个排气孔由横向排气孔以及与横向排气孔相交的纵向排气孔组成，其中横向排气孔位于第二凸台上，纵向排气孔的出气口位于第二芯体上。
[0016]横向排气孔直径取2mm,纵向排气孔直径取3mm ;排气孔间距弧长取15mm。
[0017]本发明与现有技术相比具有如下优点:
[0018]本发明在钎焊位置将铝合金管包覆在不锈钢管的外部，采用工艺芯保证焊接时铝合金管和不锈钢管的相对位置保持不变，从而保证焊缝成型质量，并且在工艺芯上开有排气孔，用于焊接时排出焊缝内的气体；最终使得焊接后的管路能够适用于20K?常温的温度环境。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为铝合金管的结构示意图。
[0020]图2为不锈钢管的结构示意图。
[0021]图3为工艺芯的结构示意图。
[0022]图4为组装后的不锈钢管和铝合金管的钎焊结构示意图。
[0023]图5为最后加工后的不锈钢管和铝合金管焊接示意图。
【具体实施方式】
[0024]下面就结合附图对本发明做进一步介绍。
[0025]本发明的不锈钢管和铝合金管的钎焊方法，包括如下步骤:
[0026]1、加工铝合金管1、不锈钢管2和工艺芯3 ;如图1所示，在铝合金管I上形成第一内孔11、和与第一内孔11邻接的第二内孔12 ;第一内孔11的直径dvl比第二内孔12的直径dv3大，第一内孔11是锥度为A的锥孔；如图2所示，在不锈钢管2内部距离不锈钢管端面高度为hgl处形成第一凸台21 ;如图3所示，工艺芯3包括一体成型的第二凸台31、第一芯体32和第二芯体33 ;其中第一芯体32和第二芯体33分别位于第二凸台31的上下两端，在工艺芯3上形成多个排气孔。工艺芯3的材料与铝合金管I相同。
[0027]2、将工艺芯3和铝合金管I装配到一起，然后装入不锈钢管2 ;考虑到铝合金的线膨胀系数大于不锈钢，在低温时收缩量要大于不锈钢，因此在钎焊位置铝合金管I包覆在不锈钢管2的外侧。对于大口径的管路，为保证组装后结构的稳定，可将铝合金管和工艺芯底部焊接在一起。其中第二芯体33位于第二内孔12内，不锈钢管2的一端位于铝合金管的第一内孔11内，第二凸台31的上表面与第一凸台21的下表面接触，第二凸台31的外壁与不锈钢管2内壁接触；不锈钢管2的外圆周壁与第一内孔的孔壁形成钎焊缝4 ;所述钎焊缝长度与所述第一内孔11的深度相同，均为hv。
[0028]3、在钎焊缝4上方放置钎料和钎剂，按照焊接工艺完成焊接。
[0029]4、焊接完成后，按照图4所示去除图中虚线内部分，最终完成不锈钢一铝合金管路钎焊，如图5所示，其中41为加工后的铝合金管，42为加工后的不锈钢管。
[0030]优选地，铝合金管、不锈钢管和工艺芯关键配合尺寸选择如下:[0031]所述不锈钢管2的钎焊外径dgl比不锈钢管的内径dg2大2?4mm。
[0032]对于直径小于60mm的铝合金管I，钎焊缝长度hv取15mm ;对于直径大于或等于60mm的招合金管I，钎焊缝长度hv取20mm?22mm。
[0033]第二凸台31的直径为dx2、第二凸台31的高度为hxl，第二芯体33的直径为dx3 ；dvl — dgl=0.3mm ?0.4mm ;dg2 — dx2=0.1mm ;hxl — hgl=0.4mm ?0.5mm ;dx3=dv3 ;维度A=1:30。
[0034]每个排气孔由横向排气孔35以及与横向排气孔35相交的纵向排气孔34组成，其中横向排气孔35位于第二凸台31上，纵向排气孔34的出气口位于第二芯体33上。
[0035]排气孔的数量根据管路钎焊的直径选取，横向排气孔35直径取2mm，纵向排气孔34直径取3mm ;排气孔间距弧长取15mm。
[0036]所述不锈钢管优选为lCrl8Ni9Ti或0Crl8Ni9，所述铝合金管优选为6A02。
[0037]本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。
【权利要求】
1.一种不锈钢管和铝合金管的钎焊方法，其特征在于，包括如下步骤: 形成铝合金管(I)、不锈钢管(2)和工艺芯(3);在铝合金管(I)上形成第一内孔(11)、和与第一内孔(11)邻接的第二内孔(12);第一内孔(11)的直径dvl比第二内孔(12)的直径dv3大，第一内孔(11)是锥度为A的锥孔；在不锈钢管(2)内部距离不锈钢管端面高度为hgl处形成第一凸台(21);工艺芯(3)包括一体成型的第二凸台(31)、第一芯体(32)和第二芯体(33);其中第一芯体(32)和第二芯体(33)分别位于第二凸台(31)的上下两端，在工艺芯(3)上形成多个排气孔(31)； 将工艺芯(3)和铝合金管(I)装配到一起，然后装入不锈钢管(2);其中第二芯体(33)位于第二内孔(12)内，不锈钢管(2)的一端位于铝合金管的第一内孔内，第二凸台(31)的上表面与第一凸台(21)的下表面接触，第二凸台(31)的外壁与不锈钢管(2)内壁接触；不锈钢管(2)的外圆周壁与第一内孔的孔壁形成钎焊缝；所述钎焊缝长度与所述第一内孔(11)的深度相同，均为hv ； 在钎焊缝上方放置钎料和钎剂，完成焊接； 焊接完成后，沿不锈钢管(2)内径去除第一凸台、第二凸台、工艺芯以及铝合金管(I)内壁的一部分。
2.如权利要求1所述的钎焊方法，其特征在于，所述不锈钢管(2)的钎焊外径dgl比不镑钢管的内径dg2大2mm?4mm。
3.如权利要求2所述的钎焊方法，其特征在于，对于直径小于60mm的铝合金管(I)，钎焊缝长度hv取15mm ;对于直径大于或等于60mm的招合金管(I),钎焊缝长度hv取20mm?22mm0
4.如权利要求3所述的钎焊方法，其特征在于，第二凸台(31)的直径为dx2、第二凸台(31)的高度为 hxl,第二芯体(33)的直径为 dx3 ；dvl — dgl=0.3mm ?0.4mm ；dg2 —dx2=0.1mm ;hxl — hgl=0.mm4 ?0.5mm ;dx3=dv3 ;维度 A=1:30。
5.如权利要求1所述的钎焊方法，其特征在于，每个排气孔由横向排气孔(35)以及与横向排气孔(35)相交的纵向排气孔(34)组成，其中横向排气孔(35)位于第二凸台(31)上，纵向排气孔(34)的出气口位于第二芯体(33)上。
6.如权利要求1所述的钎焊方法，其特征在于，横向排气孔(35)直径取2mm,纵向排气孔(34)直径取3mm ;排气孔间距弧长取15mm。
【文档编号】B23K1/20GK103639561SQ201310589845
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年11月20日 优先权日:2013年11月20日
【发明者】许光, 王洪锐, 刘江, 贺启林, 唐文, 张翼, 修建生, 周浩洋, 满满, 廖传军, 马广超 申请人:北京宇航系统工程研究所, 中国运载火箭技术研究院