[發(fā)明專利]一種鋁合金多孔微通道主動冷卻結(jié)構(gòu)熔焊方法

有效

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• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112518079B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫璐璐;王志敏;姚為;步賢政;何智;孫少波;劉玉平;李宏偉;張利洋
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航星機(jī)器制造有限公司
• 主分類號: B23K9/16
• 分類號: B23K9/16;B23K9/235
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 陳鵬

本發(fā)明公開了一種鋁合金多孔微通道主動冷卻結(jié)構(gòu)熔焊方法，步驟包括：將主動冷卻結(jié)構(gòu)中的鋁合金多孔微通道扁管依次進(jìn)行無水乙醇清洗、超聲波水清洗、干燥，采用激光清洗預(yù)處理多孔微通道扁管待焊區(qū)域表面，將主動冷卻結(jié)構(gòu)中的鋁合金匯流管依次進(jìn)行表面酸洗、干燥；以氬弧焊電弧作為熱源預(yù)熱匯流管，然后打磨預(yù)熱區(qū)域表面；將鋁合金多孔微通道扁管插入?yún)R流管并裝配固定；在匯流管焊縫周圍進(jìn)行氬弧焊打底焊接；采用氬弧焊進(jìn)行堆焊至獲得良好接頭。通過該方法對鋁合金多孔微通道扁管、匯流管進(jìn)行焊接，獲得了內(nèi)外部質(zhì)量、氣密性良好的主動冷卻結(jié)構(gòu)，可有效防止了薄壁鋁合金多孔微通道扁管易焊穿、溶蝕、焊后堵塞等缺陷。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鋁合金多孔微通道主動冷卻結(jié)構(gòu)熔焊方法。

背景技術(shù)

隨著航空、航天飛行器的發(fā)展，飛行速度越來越高，飛行器表面將遭受嚴(yán)重的氣動加熱，這將降低材料的力學(xué)性能，結(jié)構(gòu)在熱載荷作用下產(chǎn)生熱應(yīng)力進(jìn)而加劇結(jié)構(gòu)變形，如果熱量傳導(dǎo)至飛行器機(jī)身及內(nèi)部也可能導(dǎo)致內(nèi)部重要部件失效，因此需要采用主動冷卻結(jié)構(gòu)進(jìn)行熱防護(hù)控制。鋁合金多孔微通道扁管主動冷卻結(jié)構(gòu)可以使得冷卻介質(zhì)在結(jié)構(gòu)內(nèi)部有序流動，帶走熱量從而使結(jié)構(gòu)本身的溫度保持在較低范圍內(nèi)。

但是，鋁合金多孔微通道扁管壁厚十分小(0.15mm～0.45mm)，采用常規(guī)熔焊方法將極易造成薄壁鋁合金多孔微通道扁管焊穿，采用釬焊方法則極易導(dǎo)致表面溶蝕，使得結(jié)構(gòu)不滿足氣密性要求。同時，扁管由于通道尺寸較小，焊接過程產(chǎn)生的多余物(如飛濺的金屬、釬焊反應(yīng)物或溶劑等)進(jìn)入主動冷卻結(jié)構(gòu)內(nèi)部后也會導(dǎo)致焊后堵塞等缺陷，影響冷卻效果。

可見，目前迫切需要本領(lǐng)域技術(shù)人員提供一種適用于鋁合金多孔微通道扁管主動冷卻結(jié)構(gòu)的熔焊焊接方法以進(jìn)一步提高焊接質(zhì)量和氣密性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的薄壁鋁合金多孔微通道扁管易焊穿、溶蝕、焊后堵塞等問題，提供一種用于鋁合金多孔微通道扁管主動冷卻結(jié)構(gòu)的熔焊焊接方法，獲得了內(nèi)外部質(zhì)量、氣密性良好的主動冷卻結(jié)構(gòu)。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種鋁合金多孔微通道主動冷卻結(jié)構(gòu)熔焊方法，包括以下步驟：

(1)將主動冷卻結(jié)構(gòu)中的鋁合金多孔微通道扁管及匯流管進(jìn)行預(yù)處理；

(2)以氬弧焊電弧作為熱源預(yù)熱匯流管，然后打磨預(yù)熱區(qū)域表面；

(3)將鋁合金多孔微通道扁管插入?yún)R流管并裝配固定；

(4)在匯流管焊縫中心周圍2mm-3mm范圍內(nèi)進(jìn)行氬弧焊打底焊接，所用電流為30A-60A；

(5)采用氬弧焊進(jìn)行堆焊，且在焊接過程中匯流管中通過惰性氣體進(jìn)行保護(hù)。

進(jìn)一步的，步驟(1)中，鋁合金多孔微通道扁管預(yù)處理過程為依次進(jìn)行無水乙醇清洗、超聲波水清洗、干燥后，再次清洗多孔微通道扁管待焊區(qū)域表面；匯流管預(yù)處理過程為依次進(jìn)行表面酸洗、干燥。

進(jìn)一步的，鋁合金多孔微通道扁管預(yù)處理過程中再次清洗的方式采用激光清洗，以去除待焊區(qū)域表面氧化層，防止多孔微通道扁管的薄壁破損。

進(jìn)一步的，所述步驟(2)中，以氬弧焊電弧作為熱源預(yù)熱匯流管所使用電流與堆焊時所使用的電流一致。

進(jìn)一步的，所述步驟(3)中，裝配固定所用工裝為圓頭頂桿，采用圓頭頂桿從扁管、匯流管兩側(cè)進(jìn)行固定，避免工裝夾持裝置與多孔微通道扁管及匯流管大面積接觸使得熱量被快速傳走，影響焊接質(zhì)量。

進(jìn)一步的，步驟(4)和步驟(5)中，均采用低頻脈沖氬弧焊，所述低頻脈沖氬弧焊頻率范圍為8Hz-10Hz。

進(jìn)一步的，所述步驟(5)中，堆焊使用的電流為20A-40A。