CN113351952B - 一种可阀合金与铜的对接钎焊方法 - Google Patents

一种可阀合金与铜的对接钎焊方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种可阀合金与铜的对接钎焊方法，包括以下步骤：先将材质为可阀合金的工件A与材质为铜的工件B对接后，再在其连接处搁置适量钎料和钎剂后，再使高频感应加热设备的加热棒搁置围绕于其连接处四周；加热钎料、钎剂至预热温度并保持适当时间；加热至熔融温度使钎料、钎剂与工件部分材料熔融形成焊缝；使焊缝自然静置适当时间后，再将焊缝加热至熔融温度并保持适当时间后，再自然冷却至常温。采用本发明的技术方案，通过将加热棒设置为封闭环形形状，对工件连接处四周进行均匀加热，在焊接过程中采取先预热、再加热、然后再强化的分步工序，使工钎料与工件材料均匀融合并通过毛细效应深入工件材料内部，提升了焊缝强度和焊接质量。

Description

一种可阀合金与铜的对接钎焊方法
技术领域
本发明属于钎焊工艺技术领域，尤其涉及一种可阀合金与铜的对接钎焊方法。
背景技术
在焊接工艺中，异种金属材料之间的焊接一直是难度，钎焊工艺技术是依靠加热形成液态下钎料在毛细和重力作用下，使钎焊填充在工件连接处之间的缝隙内的焊接技术，钎焊工艺技术具有焊接时间短、效率高、精度高等优点，特别适用于对外形复杂的工件进行焊接连接，现有的钎焊工艺技术主要有高频加热钎焊和火焰加热钎焊两种工艺，然而对于可阀合金与铜两种异种金属材料的钎焊工艺技术的研究目前所见报道不多，在可阀合金与薄壁铜管钎焊工艺过程中，由于铜管壁厚薄，可阀合金与薄壁铜管通过螺纹副连接，螺纹副牙型细小，通过高频感应加热设备很难对钎料的加热温度进行控制，若温度过高很容易超过铜管的熔点，铜管融化，导致零件报废；如果加热温度过低，则达不到银钎料的熔点，钎料很难通过毛细和重力作用渗入到螺纹里面，就需要二次加热，另外，钎焊加热时毛细作用非常弱，如有形成中断钎料毛细管作用的拐角，钎料流动性比较差，同时易在螺纹根部出现钎料堆积，不均匀钎焊间隙控制困难，所以螺纹加工精度要求高；间隙太小，螺纹旋合困难；间隙太大，造成钎料量不足，钎透率低；当钎料量不足，外置钎料又难以补充，影响焊缝强度。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种可阀合金与铜的对接钎焊方法。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供一种可阀合金与铜的对接钎焊方法，包括以下步骤：
步骤一；准备阶段：提供高频感应加热设备，所述高频感应加热设备包括加热棒，所述加热棒为封闭环状结构，先将材质为可阀合金的工件A与材质为铜的工件B对接后，再在工件A与工件B对接处搁置适量钎料，然后在工件A与工件B对接处涂刷适量钎剂后，再使所述加热棒搁置围绕于所述工件A与工件B对接处的四周；
步骤二：预热阶段：通过高频感应加热设备使所述钎料、钎剂加热至预热温度并保持适当时间后，进行下一步；
步骤三：钎焊阶段：通过高频感应加热设备使所述钎料、钎剂加热至熔融温度并保持适当时间后，使所述钎料、钎剂与所述工件A或工件B的部分材料熔融在一起形成焊缝后，进行下一步；
步骤四：强化阶段：先使步骤三中所述焊缝自然静置适当时间后，再通过高频感应加热设备使所述焊缝加热至熔融温度并且保持适当时间后，然后使所述焊缝自然冷却至常温后结束。
步骤一中所述工件A与工件B通过螺纹副对接在一起。
所述可阀合金与铜的对接钎焊方法还包括以下步骤：在进行步骤一之前，使用超声波清洗机对所述工件A和工件B进行清洗，清洗溶剂为丙酮与酒精的混合溶剂，清洗持续时间为25min至35min，清洗过程中使所述工件A或工件B以30Hz至50Hz的频率振动。
所述可阀合金与铜的对接钎焊方法还包括以下步骤：在使用超声波清洗机对所述工件A和工件B进行清洗后，将所述工件A、工件B置于烘箱内烘干，烘箱内安装有风扇，控制烘箱内温度为70℃并维持40min至60min。
步骤二中所述预热温度为400℃至450℃，所述预热温度保持时间为5s至8s。
步骤三中所述钎料、钎剂加热至熔融温度的过程中，控制所述钎料、钎剂升温速度不超过150℃/s。
步骤三中所述熔融温度为730℃至780℃，所述熔融温度保持时间为5s至8s。
步骤四中所述焊缝静置时间为1s，所述熔融温度为730℃至780℃，所述熔融温度保持时间为2s至3s。
所述可阀合金与铜的对接钎焊方法还包括以下步骤：在进行步骤二之前，开启高频感应加热设备，使所述加热棒自身预热10min至20min后，再进行下一步。
在进行步骤二、步骤三或步骤四的过程中，对准所述钎料、钎剂吹拂氩气，氩气纯度不小于99.99％，氩气气压不小于1.5MPa，氩气流量为10L/min～14L/min。
本发明的有益效果在于：采用本发明的技术方案，通过将高频感应加热设备上的加热棒设置为封闭的圆环形状，从而对工件连接处四周进行均匀加热，提升了焊接质量，通过采用高频感应加热设备，加热升温更快速，感应加热每平方毫米传递的能量更多、更均匀，相比其他钎焊工艺，高频感应加热能够在单位时间能焊接更多的工件，提高了焊接效率；在钎焊前期使用超声波清洗设备对工件进行清洗，清除工件表面上附着的油污，有助于加强钎焊工艺过程中的毛细效应，防止焊缝中产生夹杂，又通过烘干工件表面残留水份，避免焊缝内出现气孔缺陷，提高了焊接质量，通过涂刷钎剂，一方面钎剂对工件表面起到保护作用，防止工件表面受氧化，另一方面钎剂增加了钎料在加热过程中的流动性，使焊缝处的毛细效应更为充分和突出，另外，在焊接过程中，采取先预热、再加热、然后再强化的分步工序，能够避免加热过程中温升过快造成对工件材料的热力冲击，使工件连接处的材料融化均匀，钎料与工件材料能够更好结合，并通过毛细效应深入工件材料内部，使焊缝具有良好的强度，提高了焊接质量。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图；
图2是本发明钎焊工艺进行时的结构示意图。
图中：1-高频感应加热设备，2-加热棒，3-工件A，4-工件B，5-焊缝，6-红外测温仪，7-氩气管。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1所示，本发明提供一种可阀合金与铜的对接钎焊方法，包括以下步骤：
步骤一；准备阶段：提供高频感应加热设备1，高频感应加热设备1包括加热棒2，加热棒2为封闭环状结构，先将材质为可阀合金的工件A3与材质为铜的工件B4对接后，再在工件A3与工件B4对接处搁置适量钎料，然后在工件A3与工件B4对接处涂刷适量钎剂后，再使加热棒2搁置围绕于工件A3与工件B4对接处的四周；步骤一中工件A3与工件B4通过螺纹副对接在一起。步骤一中工件A3是具有M4×10内螺孔的可阀合金座，工件B4是规格尺寸为：外径×内径×长度＝Φ4mm×Φ2.6mm×1400mm的铜管。步骤一中钎料是将外径为Φ2mm的钎丝围绕于工件A3与工件B4对接处四周的钎丝圈，钎丝圈外径为Φ6mm。步骤一中高频感应加热设备1的型号为TS-50。
步骤二：预热阶段：通过高频感应加热设备1使钎料、钎剂加热至预热温度并保持适当时间后，进行下一步；进一步地，步骤二中预热温度为400℃至450℃，预热温度保持时间为5s至8s。
步骤三：钎焊阶段：通过高频感应加热设备1使钎料、钎剂加热至熔融温度并保持适当时间后，使钎料、钎剂与工件A3或工件B4的部分材料熔融在一起形成焊缝5后，进行下一步；进一步地，步骤三中钎料、钎剂加热至熔融温度的过程中，控制钎料、钎剂升温速度不超过150℃/s。步骤三中熔融温度为730℃至780℃，熔融温度保持时间为5s至8s。
步骤四：强化阶段：先使步骤三中焊缝5自然静置适当时间后，再通过高频感应加热设备1使焊缝5加热至熔融温度并且保持适当时间后，然后使焊缝5自然冷却至常温后结束。进一步地，步骤四中焊缝5静置时间为1s，熔融温度为730℃至780℃，熔融温度保持时间为2s至3s。
另外，可阀合金与铜的对接钎焊方法还包括以下步骤：在进行步骤一之前，使用超声波清洗机对工件A3和工件B4进行清洗，清洗溶剂为丙酮与酒精的混合溶剂，清洗持续时间为25min至35min，清洗过程中使工件A3或工件B4以30Hz至50Hz的频率振动。
此外，可阀合金与铜的对接钎焊方法还包括以下步骤：在使用超声波清洗机对工件A3和工件B4进行清洗后，将工件A3、工件B4置于烘箱内烘干，烘箱内安装有风扇，控制烘箱内温度为70℃并维持40min至60min。
另外，可阀合金与铜的对接钎焊方法还包括以下步骤：在进行步骤二之前，开启高频感应加热设备1，使加热棒2自身预热10min至20min后，再进行下一步。在进行步骤二、步骤三或步骤四的过程中，对准钎料、钎剂吹拂氩气，氩气纯度不小于99.99％，氩气气压不小于1.5MPa，氩气流量为10L/min～14L/min。采用本发明的技术方案，在钎焊过程中，氩气作为保护气体，用于防止环境中的空气对高温状态下的钎料、钎剂和工件材料进行氧化，避免形成的焊缝出现发黑，同时，氩气流量、压力要适宜，氩气流量过小，则起不到保护作用，致使焊缝表面残存焊渣较多，清洗困难，氩气流量过大，会使钎料飞溅，焊缝填充量不足、出现气孔等缺陷，导致零件报废。在进行步骤二、步骤三或步骤四的过程中，采用红外测温仪6对钎料或钎剂进行测温。
采用本发明的技术方案，通过将高频感应加热设备上的加热棒设置为封闭的圆环形状，从而对工件连接处四周进行均匀加热，提升了焊接质量，通过采用高频感应加热设备，加热升温更快速，感应加热每平方毫米传递的能量更多、更均匀，相比其他钎焊工艺，高频感应加热能够在单位时间能焊接更多的工件，提高了焊接效率；在钎焊前期使用超声波清洗设备对工件进行清洗，清除工件表面上附着的油污，有助于加强钎焊工艺过程中的毛细效应，防止焊缝中产生夹杂，又通过烘干工件表面残留水份，避免焊缝内出现气孔缺陷，提高了焊接质量，通过涂刷钎剂，一方面钎剂对工件表面起到保护作用，防止工件表面受氧化，另一方面钎剂增加了钎料在加热过程中的流动性，使焊缝处的毛细效应更为充分和突出，另外，在焊接过程中，采取先预热、再加热、然后再强化的分步工序，能够避免加热过程中温升过快造成对工件材料的热力冲击，使工件连接处的材料融化均匀，钎料与工件材料能够更好结合，并通过毛细效应深入工件材料内部，使焊缝具有良好的强度，提高了焊接质量。

Claims (5)

1.一种可阀合金与铜的对接钎焊方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一；准备阶段：提供高频感应加热设备(1)，所述高频感应加热设备(1)包括加热棒(2)，所述加热棒(2)为封闭环状结构，先将材质为可阀合金的工件A(3)与材质为铜的工件B(4)对接后，再在工件A(3)与工件B(4)对接处搁置适量钎料，然后在工件A(3)与工件B(4)对接处涂刷适量钎剂后，再使所述加热棒(2)搁置围绕于所述工件A(3)与工件B(4)对接处的四周；步骤一中所述工件A(3)与工件B(4)通过螺纹副对接在一起；
步骤二：预热阶段：通过高频感应加热设备(1)使所述钎料、钎剂加热至预热温度并保持适当时间后，进行下一步；步骤二中所述预热温度为400℃至450℃，所述预热温度保持时间为5s至8s；
步骤三：钎焊阶段：通过高频感应加热设备(1)使所述钎料、钎剂加热至熔融温度并保持适当时间后，使所述钎料、钎剂与所述工件A(3)或工件B(4)的部分材料熔融在一起形成焊缝(5)后，进行下一步；步骤三中所述钎料、钎剂加热至熔融温度的过程中，控制所述钎料、钎剂升温速度不超过150℃/s；步骤三中所述熔融温度为730℃至780℃，所述熔融温度保持时间为5s至8s；
步骤四：强化阶段：先使步骤三中所述焊缝(5)自然静置适当时间后，再通过高频感应加热设备(1)使所述焊缝(5)加热至熔融温度并且保持适当时间后，然后使所述焊缝(5)自然冷却至常温后结束；步骤四中所述焊缝(5)静置时间为1s，所述熔融温度为730℃至780℃，所述熔融温度保持时间为2s至3s。
2.如权利要求1所述的可阀合金与铜的对接钎焊方法，其特征在于：所述可阀合金与铜的对接钎焊方法还包括以下步骤：在进行步骤一之前，使用超声波清洗机对所述工件A(3)和工件B(4)进行清洗，清洗溶剂为丙酮与酒精的混合溶剂，清洗持续时间为25min至35min，清洗过程中使所述工件A(3)或工件B(4)以30Hz至50Hz的频率振动。
3.如权利要求2所述的可阀合金与铜的对接钎焊方法，其特征在于：所述可阀合金与铜的对接钎焊方法还包括以下步骤：在使用超声波清洗机对所述工件A(3)和工件B(4)进行清洗后，将所述工件A(3)、工件B(4)置于烘箱内烘干，烘箱内安装有风扇，控制烘箱内温度为70℃并维持40min至60min。
4.如权利要求1所述的可阀合金与铜的对接钎焊方法，其特征在于：所述可阀合金与铜的对接钎焊方法还包括以下步骤：在进行步骤二之前，开启高频感应加热设备(1)，使所述加热棒(2)自身预热10min至20min后，再进行下一步。
5.如权利要求1所述的可阀合金与铜的对接钎焊方法，其特征在于：在进行步骤二、步骤三或步骤四的过程中，对准所述钎料、钎剂吹拂氩气，氩气纯度不小于99.99％，氩气气压不小于1.5MPa，氩气流量为10L/min～14L/min。
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