一种管板结构胀焊一体化的固相扩散连接方法技术
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种摩擦焊接方法，具体涉及一种利用摩擦热为热源，实现管板结构胀焊一体化的固相扩散连接方法。
技术介绍
管板结构是目前应用最广泛的换热器形式，将换热管与管板进行连接后，就可以作为装置，实现换热的功能。换热器在化工、石油、食品等许多工业生产中占有重要地位，应用广泛。管板结构是换热器中常见的一种结合结构，常采用胀接、焊接和胀焊并用的方式进行连接，由于管口接头长期承受压差对管子产生的轴向负荷、多次反复冷却、加热、高压和介质腐蚀疲劳破坏等作用，管口焊缝质量尤为重要，特别是力学性能和密封性。如果焊缝中存在裂纹、气孔等缺陷，在交变应力的作用下，容易导致缺陷扩展，以致发生泄漏。胀接是依靠管子的塑性变形达到密封和机械连接，在高温下蠕变释放残余应力，并使材料的刚性下降，热膨胀应力增大，引起接头处发生松弛，甚至脱落。熔化焊接的方法可以保证连接处一定的密封性和强度，然而焊缝处存在应力集中，且管与管板之间存在间隙，在腐蚀介质中容易产生间隙(应力)腐蚀。胀焊并用是目前普遍使用的方法，目的在于综合利用胀接和焊接各自的优点，既保证强度又可消除间隙腐蚀。在实际生产中，一般采用先焊后胀或者先胀后焊的顺序，这样一来会使连接过程复杂化，管子与管板之间材料的匹配、胀管压力、焊接材料、焊接参数等诸多因素都会对连接质量产生影响，特别是针对管子-管板异种材料的熔化焊接，极易产生裂纹、应力集中等缺欠，最终导致生产效率降低，成本增加。专利技术...
【技术保护点】
一种管板结构胀焊一体化的固相扩散连接方法，其特征在于：所述方法是通过以下步骤实现的：步骤一、焊前清理：先通过机械打磨除去管子(1)和管板(2)待焊区材料表面氧化膜，再采用有机溶剂或清洗剂擦拭管子(1)和管板(2)的表面，去除油污和金属粉尘；步骤二、管子(1)与管板(2)的装卡：装卡时管子(1)外壁与管板(2)内孔之间的间隙为e，管子(1)的上端伸出管板(2)上端面的长度为k；步骤三、摩擦焊接：高速旋转摩擦头(3)以一定的压入速度扎入管子(1)的内孔中，使管子(1)在摩擦头(3)与管子(1)之间摩擦产热，管子(1)形变产热逐渐达到热塑性状态；当摩擦头(3)的轴肩(3‑1)压入管板(2)上表面深度t时，摩擦头(3)保持高速旋转并停留1s～10s，之后将摩擦头(3)匀速提起，管板(2)与管子(1)之间原子扩散并形成冶金结合，从而获得一体化的固相扩散连接的换热管。
【技术特征摘要】
1.一种管板结构胀焊一体化的固相扩散连接方法，其特征在于：所述方法是通过以下
步骤实现的：
步骤一、焊前清理：先通过机械打磨除去管子(1)和管板(2)待焊区材料表面氧化
膜，再采用有机溶剂或清洗剂擦拭管子(1)和管板(2)的表面，去除油污和金属粉尘；
步骤二、管子(1)与管板(2)的装卡：装卡时管子(1)外壁与管板(2)内孔之间
的间隙为e，管子(1)的上端伸出管板(2)上端面的长度为k；
步骤三、摩擦焊接：高速旋转摩擦头(3)以一定的压入速度扎入管子(1)的内孔中，
使管子(1)在摩擦头(3)与管子(1)之间摩擦产热，管子(1)形变产热逐渐达到热塑
性状态；当摩擦头(3)的轴肩(3-1)压入管板(2)上表面深度t时，摩擦头(3)保持高
速旋转并停留1s～10s，之后将摩擦头(3)匀速提起，管板(2)与管子(1)之间原子扩
散并形成冶金结合，从而获得一体化的固相扩散连接的换热管。
2.根据权利要求1所述的一种管板结构胀焊一体化的固相扩散连接方法，其特征在于：
所述步骤一中有机溶剂为酒精或丙酮。
3.根据权利要求1或2所述的一种管板结构胀焊一体化的固相扩散连接方法，其特征
在于：所述步骤二中管子(1)外壁与管板(2)内孔之间的间隙e为0.05mm～0.25mm。
4.根据权利要求3所述的一种管板结构胀焊一体化的固相扩散连接方法，其特征在于：
所述步骤二中管子(1)的上端伸出管板(2)上端面的长度k为0～2mm。
5.根据权利要求1、2或4所述的一种管板结构胀焊一体化的固相扩散连接方法，其
特征在于：其特征在于：所述步骤三中摩擦头(3)的材质为陶瓷或硬质合金。
6.根据权利要求5所述的一种管板结构胀焊一体化的固相扩散连接方法，其特征在于：
所述步骤三中摩擦头(3)的摩擦针...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄永宪，吕宗亮，万龙，黄体方，吕世雄，冯吉才，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
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