铜钢管型结构件的精密钎焊方法及工装技术

本发明专利技术提供一种铜钢管型结构件的精密钎焊方法及工装，该精密钎焊方法包括以下步骤：S1、清理铜管和钢管内外表面；S2、将铜管沿钢管轴线竖直插入钢管中，加入钎料，利用工装固定铜管；S3、将装配好的铜管和钢管进行真空钎焊形成焊件。通过上述方法及工装，本发明专利技术铜管和钢管的装配间隙之间能充满钎料，保证装配间隙的密封性和以及铜管和钢管连接的强度，可耐不小于36Mpa液压强度。小于36Mpa液压强度。小于36Mpa液压强度。

【技术实现步骤摘要】
铜钢管型结构件的精密钎焊方法及工装


[0001]本专利技术涉及真空钎焊
，具体涉及一种铜钢管型结构件的精密钎焊方法及工装。

技术介绍

[0002]液体火箭发动机是航天飞行器的动力装置，是使用液态化学物质作为能源和工质的化学火箭发动机。喷注器是液体发动机推力室头部的核心部件，喷注器在工作时需承受液、气介质的高压高温作用。喷注器的钎焊缝能起到连接、耐高压高温、密封的作用。焊缝的质量决定了液体火箭发动机工作过程的稳定性及可靠性。
[0003]316L的液体火箭发动机喷注器连接件为直径为10mm的紫铜，要求I级钎焊缝，钎焊焊缝最小耐压36MPa，焊缝不允许有漏焊和不密封。异种材料焊接一般采用传统火焰钎焊，这种焊接方法的缺点是钎焊面积大，焊接质量不易保证，可靠性低，焊接接头不耐高温，不适合液体火箭发动机高温、高压工作要求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种铜钢管型结构件的精密钎焊方法及工装，使用该钎焊方法及工装得到的钎焊接头连接强度高、密封性高，可耐不小于36Mpa液压强度。
[0005]本专利技术提供一种铜钢管型结构件的精密钎焊方法，包括以下步骤：
[0006]S1、清理铜管和钢管内外表面；
[0007]S2、将铜管沿钢管轴线竖直插入钢管中，加入钎料，利用工装固定铜管；
[0008]S3、将装配好的铜管和钢管进行真空钎焊形成焊件。
[0009]进一步地，所述步骤S1中，采用汽油或含氯溶剂浸泡或喷淋去除铜管和钢管内外表面赃物和油脂，采用硬质合金打磨头和手动1000目金相砂纸打磨去除氧化物，用清水和超声清洗后浸泡至丙酮中，冲洗后将铜管和钢管烘干脱水。
[0010]进一步地，所述步骤S2包括：铜管插入钢管前，在铜管外壁和钢管内壁涂抹钎料，铜管插入钢管后，在钢管的接口处布满钎料，使得钎料能够流入铜管和钢管的装配间隙。
[0011]进一步地，所述步骤S2中，加入钎料后，压紧钎料并将多余钎料刮除，将聚乙烯醇水和钛白粉混合后的溶液布置在钢管靠近所述接口处的外壁。
[0012]进一步地，所述步骤S3包括：将铜管、钢管、工装装配后放入真空炉中进行两个阶段的升温，第一阶段：将真空炉升温至预热温度后保温，第二阶段：将真空炉由预热温度升温至钎焊温度后保温；冷却至室温。
[0013]进一步地，所述步骤S3中，第一阶段：加热60min将真空炉升温至预热温度500℃，保温10min，第二阶段：加热66min将真空炉升温至钎焊温度970℃，保温5min。
[0014]进一步地，所述钎料包括镍基钎料和聚乙烯醇水溶液。
[0015]进一步地，所述钎料的制作方法包括：调制质量分数为2.5％聚乙烯醇水溶液，并
进行80℃水浴，同一方向搅拌至溶液均匀无悬浊后加入200目粉末状镍基钎料，形成膏状钎料。
[0016]本专利技术还提供一种用于铜钢管型结构件的精密钎焊工装，包括顶部开口的箱体，所述箱体顶部固定设置有立板，所述箱体顶部滑动设置有夹板，所述夹板平行于立板并可沿垂直于立板的方向滑动，所述立板和夹板上均开设有连接孔，所述箱体底部用于放置钢管，所述立板和夹板用于固定铜管。
[0017]进一步地，所述立板和夹板上均开设有一个连接孔，所述连接孔呈长条状。
[0018]本专利技术的有益效果为：
[0019]1.本专利技术将铜管和钢管竖直放置，使得钎料能够通过毛细作用以及重力作用顺利进入铜管和钢管的装配间隙之间，使得装配间隙充满钎料，保证装配间隙的密封性和以及铜管和钢管连接的强度。
[0020]2.本专利技术钎焊前通过对铜管和钢管进行打磨和多次清洗，保证铜管和钢管表面无任何杂质，防止钎料填不满钎缝和结合不良等缺陷导致钎焊处强度下降的问题。
[0021]3.本专利技术利用玻璃棒压紧钎料，将多余的钎料刮除，使得钎角大小合适、过渡圆滑，并能减少钎料向非期望钎料漫流位置漫流，采用聚乙烯醇水混合钛白粉溶液布置于非期望钎料漫流位置，钛白粉高温下可阻止钎料浸润。
[0022]4.本专利技术通过将钎焊过程分为两个升温节段，能够避免升温过快铜管和钢管内部产生较大的内应力，使得最终焊接接头的可承载载荷变小，影响钎焊质量。
[0023]5.本专利技术的工装能够固定不同直径的铜管，且一次可进行多个铜管和钢管的钎焊，适用范围广，效率高。
附图说明
[0024]图1为本专利技术铜管的结构示意图；
[0025]图2为本专利技术钢管的结构示意图；
[0026]图3为本专利技术铜管和钢管钎焊后的结构示意图；
[0027]图4为本专利技术钎焊工装的主视图；
[0028]图5为本专利技术钎焊工装的侧视图；
[0029]图6为本专利技术钎焊工装的俯视图；
[0030]图7为本专利技术钎焊工装设置多个立板和夹板的主视图；
[0031]附图标记：铜管1、钢管2、接口3、钎料4、非期望钎料漫流位置5、箱体6、立板7、夹板8、螺栓9、螺母10。
具体实施方式
[0032]为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0033]如图1、2所示，铜管1为中空圆柱状紫铜管1，钢管2为顶部设置接口3的中空圆柱状不锈钢管型件，所述接口3设置在钢管2一端并与钢管2同轴布置，接口3内壁的半径大于钢管2的内径，铜管1外径及钢管2接口3的内径的圆度不大于0.05mm，铜管1和钢管2端面的垂
直度不大于0.05mm，铜管1外壁和钢管2接口3内壁装配间隙不大于0.08mm，装配同轴度不大于0.05，铜管1和钢管2钎焊后形成铜钢管型结构件，该铜钢管型结构件的精密钎焊方法，包括以下步骤：
[0034]S1、清理铜管1和钢管2内外表面；
[0035]S2、将铜管1沿钢管2轴线竖直插入钢管2中，加入钎料4，利用工装固定铜管1；
[0036]S3、将装配好的铜管1和钢管2进行真空钎焊形成焊件。
[0037]具体地，首先将铜管1和钢管2进行清洗，使得铜管1和钢管2焊接面平整无油污并去除氧化膜，以确保铜管1和钢管2钎焊质量；钢管2竖直放置在工装上，铜管1从钢管2顶端的接口3插入，保持钎料4漫流方向为焊接方向，使得钎料4能够通过毛细作用以及重力作用顺利进入铜管1和钢管2的装配间隙之间，整个过程中利用工装固定铜管1，防止铜管1扰动影响钎焊质量。
[0038]在一些实施例中，所述步骤S1中，采用汽油或含氯溶剂浸泡或喷淋去除铜管1和钢管2内外表面赃物和油脂，采用硬质合金打磨头和手动1000目金相砂纸打磨去除氧化物，用清水和超声清洗后浸泡至丙酮中，冲洗后将铜管1和钢管2烘干脱水。
[0039]可以理解的是，先利用汽油或含氯溶剂浸泡或喷淋去除铜管1和钢管2内外表面赃物和油脂，接着打磨铜管1和钢管2内外表面的氧化物，然后利用清水和超声清洗铜管1和钢管2的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铜钢管型结构件的精密钎焊方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、清理铜管(1)和钢管(2)内外表面；S2、将铜管(1)沿钢管(2)轴线竖直插入钢管(2)中，加入钎料(4)，利用工装固定铜管(1)；S3、将装配好的铜管(1)和钢管(2)进行真空钎焊形成焊件。2.根据权利要求1所述的铜钢管型结构件的精密钎焊方法，其特征在于：所述步骤S1中，采用汽油或含氯溶剂浸泡或喷淋去除铜管(1)和钢管(2)内外表面赃物和油脂，采用硬质合金打磨头和手动1000目金相砂纸打磨去除氧化物，用清水和超声清洗后浸泡至丙酮中，冲洗后将铜管(1)和钢管(2)烘干脱水。3.根据权利要求1所述的铜钢管型结构件的精密钎焊方法，其特征在于：所述步骤S2包括：铜管(1)插入钢管(2)前，在铜管(1)外壁和钢管(2)内壁涂抹钎料(4)，铜管(1)插入钢管(2)后，在钢管(2)的接口(3)处布满钎料(4)，使得钎料(4)能够流入铜管(1)和钢管(2)的装配间隙。4.根据权利要求3所述的铜钢管型结构件的精密钎焊方法，其特征在于：所述步骤S2中，加入钎料(4)后，压紧钎料(4)并将多余钎料(4)刮除，将聚乙烯醇水和钛白粉混合后的溶液布置在钢管(2)靠近所述接口(3)处的外壁。5.根据权利要求1至4任一项所述的铜钢管型结构件的精密钎焊方法，其特征在于：所述步骤S3包括：将铜管(1)、钢管(2)、工装装配后放入真空炉中进行两个阶...

【专利技术属性】
技术研发人员：李青艳，陈琪，张丽云，朱可心，张博宁，钟博充，张浩哲，刘康，
申请(专利权)人：湖北三江航天江北机械工程有限公司，
类型：发明
国别省市：