一種不銹鋼管和鋁合金管的釬焊方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種不銹鋼管和鋁合金管的釬焊方法，首先形成鋁合金管（1）、不銹鋼管（2）和工藝芯（3），在鋁合金管（1）上形成第一內(nèi)孔（11）、和第二內(nèi)孔（12）；在不銹鋼管（2）內(nèi)部處形成第一凸臺（21）；工藝芯（3）包括一體成型的第二凸臺（31）、第一芯體（32）和第二芯體(33)；在工藝芯（3）上形成多個排氣孔（31）；將工藝芯（3）和鋁合金管（1）裝配到一起，然后裝入不銹鋼管（2）；其中第二凸臺（31）的外壁與不銹鋼管（2）內(nèi)壁接觸，不銹鋼管（2）的外圓周壁與第一內(nèi)孔的孔壁形成釬焊縫。本發(fā)明的焊縫成型質(zhì)量好，最終使得焊接后的管路能夠適用于20K至常溫的溫度環(huán)境。
【專利說明】一種不銹鋼管和鋁合金管的釬焊方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種不銹鋼管和鋁合金管的釬焊方法。
【背景技術】
[0002]推進劑輸送管是運載火箭必不可少的結構，其作用為將推進劑由貯箱輸送至發(fā)動機。根據(jù)火箭運載能力、發(fā)動機的不同，推進劑輸送管的口徑從幾十毫米到幾百毫米，長度由不足一米到幾十米。
[0003]運載火箭對各部件的重量要求苛刻，大口徑、長距離的輸送管為其考慮的重點。為降低重量，大口徑、長距離的輸送管一般希望采用鋁合金材料，但輸送管為補償安裝和工作中的位移變化，需在其中設置補償器，補償器由不銹鋼材料制成，因此便涉及到不銹鋼和鋁合金的焊接問題。另外對于某些法蘭重量占管路重量比例較高的不銹鋼輸送管路，其法蘭使用鋁合金材料同樣可以起到明顯的降低重量效果，這也涉及到不銹鋼和鋁合金的焊接問題。
[0004]由于不銹鋼和鋁合金材料的物理性質(zhì)有很大差距，因此兩種材料的焊接問題為焊接領域的難點，尤其對于管路結構。低溫管路結構作為火箭結構中重要部分，要求其具有很高的可靠性，因此不銹鋼和鋁合金管路焊接必需具有很高的質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術問題是:提供一種高質(zhì)量的不銹鋼管和鋁合金管的釬焊方法，使得焊接后的管路能夠適用于20K?常溫的溫度環(huán)境。
[0006]本發(fā)明包括如下技術方案:
[0007]一種不銹鋼管和鋁合金管的釬焊方法，包括如下步驟:
[0008]形成鋁合金管、不銹鋼管和工藝芯；在鋁合金管上形成第一內(nèi)孔、和與第一內(nèi)孔鄰接的第二內(nèi)孔；第一內(nèi)孔的直徑dvl比第二內(nèi)孔的直徑dv3大，第一內(nèi)孔是錐度為A的錐孔；在不銹鋼管內(nèi)部距離不銹鋼管端面高度為hgl處形成第一凸臺；工藝芯包括一體成型的第二凸臺、第一芯體和第二芯體；其中第一芯體和第二芯體分別位于第二凸臺的上下兩端，在工藝芯上形成多個排氣孔；
[0009]將工藝芯和鋁合金管裝配到一起，然后裝入不銹鋼管；其中第二芯體位于第二內(nèi)孔內(nèi)，不銹鋼管的一端位于鋁合金管的第一內(nèi)孔內(nèi)，第二凸臺的上表面與第一凸臺的下表面接觸，第二凸臺的外壁與不銹鋼管內(nèi)壁接觸；不銹鋼管的外圓周壁與第一內(nèi)孔的孔壁形成釬焊縫；所述釬焊縫長度與所述第一內(nèi)孔的深度相同，均為hv ；
[0010]在釬焊縫上方放置釬料和釬劑，完成焊接；
[0011]焊接完成后，沿不銹鋼管內(nèi)徑去除第一凸臺、第二凸臺、工藝芯以及鋁合金管內(nèi)壁的一部分。
[0012]所述不銹鋼管的釬焊外徑dgl比不銹鋼管的內(nèi)徑dg2大2mm?4mm。
[0013]對于直徑小于60mm的鋁合金管，釬焊縫長度hv取15mm ;對于直徑大于或等于60mm的招合金管，釬焊縫長度hv取20mm?22mm。
[0014]第二凸臺的直徑為dx2、第二凸臺的高度為hxl，第二芯體的直徑為dx3 ；dvl 一dgl=0.3mm ?0.4mm ;dg2 — dx2=0.1mm ;hxl — hgl=0.mm4 ?0.5mm ;dx3=dv3 ;維度 A=1:30。
[0015]每個排氣孔由橫向排氣孔以及與橫向排氣孔相交的縱向排氣孔組成，其中橫向排氣孔位于第二凸臺上，縱向排氣孔的出氣口位于第二芯體上。
[0016]橫向排氣孔直徑取2mm,縱向排氣孔直徑取3mm ;排氣孔間距弧長取15mm。
[0017]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點:
[0018]本發(fā)明在釬焊位置將鋁合金管包覆在不銹鋼管的外部，采用工藝芯保證焊接時鋁合金管和不銹鋼管的相對位置保持不變，從而保證焊縫成型質(zhì)量，并且在工藝芯上開有排氣孔，用于焊接時排出焊縫內(nèi)的氣體；最終使得焊接后的管路能夠適用于20K?常溫的溫度環(huán)境。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為鋁合金管的結構示意圖。
[0020]圖2為不銹鋼管的結構示意圖。
[0021]圖3為工藝芯的結構示意圖。
[0022]圖4為組裝后的不銹鋼管和鋁合金管的釬焊結構示意圖。
[0023]圖5為最后加工后的不銹鋼管和鋁合金管焊接示意圖。
【具體實施方式】
[0024]下面就結合附圖對本發(fā)明做進一步介紹。
[0025]本發(fā)明的不銹鋼管和鋁合金管的釬焊方法，包括如下步驟:
[0026]1、加工鋁合金管1、不銹鋼管2和工藝芯3 ;如圖1所示，在鋁合金管I上形成第一內(nèi)孔11、和與第一內(nèi)孔11鄰接的第二內(nèi)孔12 ;第一內(nèi)孔11的直徑dvl比第二內(nèi)孔12的直徑dv3大，第一內(nèi)孔11是錐度為A的錐孔；如圖2所示，在不銹鋼管2內(nèi)部距離不銹鋼管端面高度為hgl處形成第一凸臺21 ;如圖3所示，工藝芯3包括一體成型的第二凸臺31、第一芯體32和第二芯體33 ;其中第一芯體32和第二芯體33分別位于第二凸臺31的上下兩端，在工藝芯3上形成多個排氣孔。工藝芯3的材料與鋁合金管I相同。
[0027]2、將工藝芯3和鋁合金管I裝配到一起，然后裝入不銹鋼管2 ;考慮到鋁合金的線膨脹系數(shù)大于不銹鋼，在低溫時收縮量要大于不銹鋼，因此在釬焊位置鋁合金管I包覆在不銹鋼管2的外側(cè)。對于大口徑的管路，為保證組裝后結構的穩(wěn)定，可將鋁合金管和工藝芯底部焊接在一起。其中第二芯體33位于第二內(nèi)孔12內(nèi)，不銹鋼管2的一端位于鋁合金管的第一內(nèi)孔11內(nèi)，第二凸臺31的上表面與第一凸臺21的下表面接觸，第二凸臺31的外壁與不銹鋼管2內(nèi)壁接觸；不銹鋼管2的外圓周壁與第一內(nèi)孔的孔壁形成釬焊縫4 ;所述釬焊縫長度與所述第一內(nèi)孔11的深度相同，均為hv。
[0028]3、在釬焊縫4上方放置釬料和釬劑，按照焊接工藝完成焊接。
[0029]4、焊接完成后，按照圖4所示去除圖中虛線內(nèi)部分，最終完成不銹鋼一鋁合金管路釬焊，如圖5所示，其中41為加工后的鋁合金管，42為加工后的不銹鋼管。
[0030]優(yōu)選地，鋁合金管、不銹鋼管和工藝芯關鍵配合尺寸選擇如下:[0031]所述不銹鋼管2的釬焊外徑dgl比不銹鋼管的內(nèi)徑dg2大2?4mm。
[0032]對于直徑小于60mm的鋁合金管I，釬焊縫長度hv取15mm ;對于直徑大于或等于60mm的招合金管I，釬焊縫長度hv取20mm?22mm。
[0033]第二凸臺31的直徑為dx2、第二凸臺31的高度為hxl，第二芯體33的直徑為dx3 ；dvl — dgl=0.3mm ?0.4mm ;dg2 — dx2=0.1mm ;hxl — hgl=0.4mm ?0.5mm ;dx3=dv3 ;維度A=1:30。
[0034]每個排氣孔由橫向排氣孔35以及與橫向排氣孔35相交的縱向排氣孔34組成，其中橫向排氣孔35位于第二凸臺31上，縱向排氣孔34的出氣口位于第二芯體33上。
[0035]排氣孔的數(shù)量根據(jù)管路釬焊的直徑選取，橫向排氣孔35直徑取2mm，縱向排氣孔34直徑取3mm ;排氣孔間距弧長取15mm。
[0036]所述不銹鋼管優(yōu)選為lCrl8Ni9Ti或0Crl8Ni9，所述鋁合金管優(yōu)選為6A02。
[0037]本發(fā)明未詳細說明部分屬本領域技術人員公知常識。
【權利要求】
1.一種不銹鋼管和鋁合金管的釬焊方法，其特征在于，包括如下步驟: 形成鋁合金管(I)、不銹鋼管(2)和工藝芯(3);在鋁合金管(I)上形成第一內(nèi)孔(11)、和與第一內(nèi)孔(11)鄰接的第二內(nèi)孔(12);第一內(nèi)孔(11)的直徑dvl比第二內(nèi)孔(12)的直徑dv3大，第一內(nèi)孔(11)是錐度為A的錐孔；在不銹鋼管(2)內(nèi)部距離不銹鋼管端面高度為hgl處形成第一凸臺(21);工藝芯(3)包括一體成型的第二凸臺(31)、第一芯體(32)和第二芯體(33);其中第一芯體(32)和第二芯體(33)分別位于第二凸臺(31)的上下兩端，在工藝芯(3)上形成多個排氣孔(31)； 將工藝芯(3)和鋁合金管(I)裝配到一起，然后裝入不銹鋼管(2);其中第二芯體(33)位于第二內(nèi)孔(12)內(nèi)，不銹鋼管(2)的一端位于鋁合金管的第一內(nèi)孔內(nèi)，第二凸臺(31)的上表面與第一凸臺(21)的下表面接觸，第二凸臺(31)的外壁與不銹鋼管(2)內(nèi)壁接觸；不銹鋼管(2)的外圓周壁與第一內(nèi)孔的孔壁形成釬焊縫；所述釬焊縫長度與所述第一內(nèi)孔(11)的深度相同，均為hv ； 在釬焊縫上方放置釬料和釬劑，完成焊接； 焊接完成后，沿不銹鋼管(2)內(nèi)徑去除第一凸臺、第二凸臺、工藝芯以及鋁合金管(I)內(nèi)壁的一部分。
2.如權利要求1所述的釬焊方法，其特征在于，所述不銹鋼管(2)的釬焊外徑dgl比不鎊鋼管的內(nèi)徑dg2大2mm?4mm。
3.如權利要求2所述的釬焊方法，其特征在于，對于直徑小于60mm的鋁合金管(I)，釬焊縫長度hv取15mm ;對于直徑大于或等于60mm的招合金管(I),釬焊縫長度hv取20mm?22mm0
4.如權利要求3所述的釬焊方法，其特征在于，第二凸臺(31)的直徑為dx2、第二凸臺(31)的高度為 hxl,第二芯體(33)的直徑為 dx3 ；dvl — dgl=0.3mm ?0.4mm ；dg2 —dx2=0.1mm ;hxl — hgl=0.mm4 ?0.5mm ;dx3=dv3 ;維度 A=1:30。
5.如權利要求1所述的釬焊方法，其特征在于，每個排氣孔由橫向排氣孔(35)以及與橫向排氣孔(35)相交的縱向排氣孔(34)組成，其中橫向排氣孔(35)位于第二凸臺(31)上，縱向排氣孔(34)的出氣口位于第二芯體(33)上。
6.如權利要求1所述的釬焊方法，其特征在于，橫向排氣孔(35)直徑取2mm,縱向排氣孔(34)直徑取3mm ;排氣孔間距弧長取15mm。
【文檔編號】B23K1/20GK103639561SQ201310589845
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年11月20日 優(yōu)先權日:2013年11月20日
【發(fā)明者】許光, 王洪銳, 劉江, 賀啟林, 唐文, 張翼, 修建生, 周浩洋, 滿滿, 廖傳軍, 馬廣超 申請人:北京宇航系統(tǒng)工程研究所, 中國運載火箭技術研究院