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扩散焊应用

扩散焊技术的应用
铝-不锈钢导管过渡接头的扩散连接。
焊件为铝(1060,5AO6,2A12)与不锈钢(1Cr18Ni9Ti)的异材导管过渡接头。导管直径为40~80mm,管壁厚度为3~4mm,要求焊接接头具有足够的液压强度,真空密封性,并能承受从-196℃至+100℃的反复交变冷热冲击。
铝也不锈钢的物理、化学、力学、冶金特性差异很大,预计焊接时有两个技术难点:其一是铝表面的致密氧化膜不易去除,妨碍扩散连接。其二为铝与钢易生成脆性金属间化合物,造成接头脆性。为此,决定采用真空热压固相扩散焊接法,控制炉内气氛及焊接参数,防止过程中发生氧化及生成金属间化合物。
接头形式采用管件套接对接,管件顶部加工成一定的配合锥度,旅馆端在接头外侧,钢管端在接头内侧,如图15-7所示。为防止铝管热压变形,将导管过渡接头装夹在夹具内,如图15-8所示。
焊接前对钢管,铝管端面进行精车及抛光,并对其表面进行机械及化学清理。将钢管及铝管加热到200~500℃,将不锈钢管强力插入铝管中,压入时的摩擦作用可破坏待连接表面的氧化膜。将组装好的工件连同夹具送人真空度为1.3*10-2Pa的热压炉中,炉内气氛可防止待连接表面加热时进一步氧化。
试验结果表明,只要将铝和不锈钢过渡接头加热到350~400℃。两管端部配合锥角在30°~40°之间,最小搭接长度大于4mm,两管长度大于30mm,均可形成致密牢固的扩散焊接头。此后用氩弧焊方法将过渡接头的铝管与铝管,不锈钢管与不锈钢管氩弧焊接起来。氩弧焊处距接头在30mm以外时,接头处的最高温度不超过390℃,氩弧焊对扩散焊接头的性能不会有任何影响。

扩散焊的导管过渡接头性能良好。接头抗拉试件的断裂位置为铝管一侧,弯曲角大于120°,已通过从-196℃至-100℃的反复交变冷热冲击试验(20次),30~40atm(1atm=101.325kPa)液压强度试验,150atm的气密性试验和氦质谱仪真空捡漏试验(漏气率小于10-6Pa.L/s).对试件进行电子探针扫描分析,发现接头界面间有一定的相互扩散。对试件断口进行的SEM分析结果表明,在接头的近铝一侧为韧性断裂,在不锈钢一侧粘有铝。对接头断口两侧的X射线衍射分析结构表明,接头的结合面上没有脆性的金属间化合物生成。
利用上述扩散焊技术已成功地制造出440mm*3mm,48mm/4mm的不锈钢与铝(1060,5AO6,2A12),不锈钢与Ti合金,铝(5AO6)与Ti合金的过渡接头。



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扩散焊

 

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