[發(fā)明專利]一種適用于鋼鋁異種金屬的硬釬焊工藝及其硬釬焊連通器

有效

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• 申請日: 2013-07-18
• 公開（公告）號: CN104289783B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發(fā)明（設計）人: 馬廣超;孔兆財;陳志凱;馬麗翠;范波;張巍巍;寧建民;郭世雄
• 申請（專利權(quán)）人: 首都航天機械公司;中國運載火箭技術(shù)研究院
• 主分類號: B23K1/008
• 分類號: B23K1/008;B23K1/19;B23K1/20;B23K3/08
• 代理公司: 核工業(yè)專利中心11007
• 代理人: 高尚梅

技術(shù)領域

本發(fā)明屬于焊接技術(shù)，具體涉及一種異種金屬釬焊硬釬焊工藝以及裝置。

背景技術(shù)

鋼/鋁異性焊接結(jié)構(gòu)在航空航天、交通運輸、國防等工業(yè)部門有著重要應用，但二者的連接問題一直焊接領域的技術(shù)難點。Fe和Al既可以形成固溶體、金屬間化合物，又可以形成共晶體。Fe在固態(tài)鋁中的溶解度極小，室溫下Fe幾乎不溶于鋁，含微量Fe的鋁合金在冷卻過程中會產(chǎn)生金屬間化合物FeA1₃，隨著含鋼量的增加，相繼會出現(xiàn)Fe₂A1₅、FeAl₂、Fe₂Al₇和FeAl等脆性相。Fe-Al金屬間化合物的硬度大約在600～1100HV，導致結(jié)合區(qū)呈脆性。一直以來，國內(nèi)外在鋼/鋁異種金屬連接領域進行了大量研究工作，并實現(xiàn)了在汽車等非密封結(jié)構(gòu)上的工程應用。在鋼/鋁異種金屬密封結(jié)構(gòu)焊接方面，國內(nèi)有學者采用軟釬焊方法實現(xiàn)了工程應用，但在硬釬焊方面尚未見研究成果，使得形成的產(chǎn)品在使用范圍和性能都受到一定限制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種適用于鋼鋁異種金屬的硬釬焊工藝及其硬釬焊連通器，實現(xiàn)鋼/鋁異種金屬密封結(jié)構(gòu)硬釬焊連接，從而擴大產(chǎn)品的使用范圍，提高產(chǎn)品性能。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種適用于鋼/鋁異種金屬的硬釬焊工藝，該方法包括如下步驟：

1）對鋁件同時進行除油、除氧化膜處理；

2）不銹鋼件表面行鍍鎳處理，鍍層厚度為3μm-50μm；

3）將坩堝爐升到設定爐溫，設定爐溫介于600℃～1000℃之間；

4）將工藝芯裝入鋁環(huán)；

5）將工藝芯與鋁環(huán)的組合半成品底部進行鉚接或熔焊連接，實現(xiàn)底部密封；

6）將鋼環(huán)壓入由工藝芯和鋁環(huán)構(gòu)成的環(huán)形間隙；

7）在鋁環(huán)的環(huán)臺上表面填加釬料；

8）在釬料表面填加釬劑，以覆蓋釬料表面；

9）將經(jīng)過步驟8）處理之后的產(chǎn)品入坩堝爐進行釬焊，直至釬料完全熔融后出爐；

10）水洗釬焊件，水溫為室溫；

11）沸水煮釬焊件，時間20分鐘～60分鐘；

在上述一種適用于鋼/鋁異種金屬的硬釬焊工藝中：所述的步驟7）中的釬料用量為3倍～4倍的鋼環(huán)和鋁環(huán)之間釬縫空間的體積。

在上述一種適用于鋼/鋁異種金屬的硬釬焊工藝中：所述的步驟9）中的坩堝爐加熱功率選擇為1KW～100KW。

一種用于上述的適用于鋼鋁異種金屬的硬釬焊工藝中的硬釬焊連通器，它包括鋁環(huán)和設在鋁環(huán)內(nèi)的鋼環(huán)，還包括位于鋼環(huán)內(nèi)的工藝芯，所述的工藝芯與上述鋁環(huán)的底部齊平；所述的工藝芯上下表面分別加工有沉孔，上方的沉孔底部在圓周方向上均勻設有若干豎直的排氣排渣孔，工藝芯側(cè)壁上設有若干水平的排氣排渣孔，上述豎直的排氣排渣孔與水平的排氣排渣孔數(shù)目相同，且一一對應，每組對應相通。

在上述的硬釬焊連通器，所述的工藝芯外壁設有兩個圈槽，所述的鋼環(huán)內(nèi)加工有環(huán)臺，所述的鋁環(huán)外部下端設有法蘭，鋁環(huán)內(nèi)設有階梯狀的通孔。

本發(fā)明的顯著效果在于：本發(fā)明的硬釬焊工藝由于使用了工藝芯結(jié)構(gòu)，通 過工藝芯進行了鋼環(huán)和鋁環(huán)的裝配，形成類似連通器的結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)鋼/鋁異種金屬的硬釬焊；進一步的，通過在工藝芯中設計排氣排渣孔，使得焊接過程產(chǎn)生的氣體和焊渣得以有效排除，保證了焊接質(zhì)量；另外，將鋁件（鋁環(huán)、工藝芯、釬料）表面堿洗處理與不銹鋼表面鍍鎳處理統(tǒng)一在一起，作為鋁合金/不銹鋼異種金屬硬釬焊前的表面處理工序，有效控制了零件表面氧化膜對焊接過程的不利影響，并在鋁合金與不銹鋼之間形成了鎳層，通過鎳層的作用降低了后續(xù)釬焊過程中液態(tài)鋁合金在鋼件表面的表面張力，促進了釬料潤濕鋪展，保證釬焊過程順利進行；使用普通工業(yè)坩堝爐設備，預設爐溫高于釬焊溫度，釬焊過程處于升溫狀態(tài)，釬焊時間較短，有效控制了Al-Fe二元金屬間化合物的生長；釬焊后采用沸水反復清洗的除多余物方法，有效解決了釬劑殘余問題，保證了釬縫質(zhì)量不受殘余釬劑的腐蝕性影響。

本發(fā)明的硬釬焊連通器由于設計了工藝芯結(jié)構(gòu)，通過工藝芯進行了鋼環(huán)和鋁環(huán)的裝配，形成類似連通器的結(jié)構(gòu)，從而適用于上述的硬釬焊工藝，工藝芯中設計排氣排渣孔，使得焊接過程產(chǎn)生的氣體和焊渣得以有效排除，保證了上述硬焊接的質(zhì)量。

附圖說明

圖1為鋁環(huán)示意圖；

圖2為工藝芯示意圖；

圖3為鋼環(huán)示意圖；

圖4為連通器示意圖；