—．實(shí)驗(yàn)的提出
該試驗(yàn)主要是針對(duì)透平膨脹機(jī)供油裝置上的冷卻器紫銅--不銹鋼(碳鋼)管板接頭在焊接中出現(xiàn)的問題而提出的。該類接頭目前采用的是紫銅管與黃銅板材料，這樣是為了便于采用錫釬焊：同時(shí)為了提高耐壓值使用了脹接工藝，另外為了方便進(jìn)行整體鋪錫，還特意把黃銅板的管孔附近設(shè)計(jì)工藝槽。
由于釬焊與脹接是互相矛盾的丁藝，脹接需冷收縮而鋪錫要熱膨脹，往往先脹接好的管口一經(jīng)加熱就出現(xiàn)松動(dòng)現(xiàn)象，造成漏錫及接頭強(qiáng)度降低，有些接頭根本達(dá)不到使用要求，較后只得采取管口封死等措施，才能保證使用。據(jù)了解，目前低溫機(jī)械公司生產(chǎn)的冷卻器，基本上每臺(tái)都有出現(xiàn)此類情況，造成冷卻效率下降。即使采用這樣復(fù)雜的工藝，接頭的強(qiáng)度也還是比較低，大約只能承受2.5MPA左右，而油泵的較大供油壓力為4.0MPA，這給裝置的正常運(yùn)行帶來了隱患。
較后一點(diǎn)就是采用整體鋪錫釬焊方式，產(chǎn)品外觀質(zhì)量較差。因此，就迫切的要求找到一種既能提高接頭的焊縫強(qiáng)度，又簡(jiǎn)便易于實(shí)現(xiàn)，同時(shí)又能降低成本的焊接工藝方法。
根據(jù)多收集資料、了解專業(yè)信息，從分析鋼與紫銅的焊接性能 入手筆，我們提出采用手工鎢極氬弧焊工藝解決該接頭強(qiáng)度及氣密性 的問題。
二．鋼與紫銅的焊接性能分析
1、鋼與紫銅的焊接特點(diǎn)
Fe與Cu的原子半徑、點(diǎn)陣類型、晶格常數(shù)及外層電子數(shù)都比較接近，這對(duì)鋼與紫銅之間的焊接比較有利。但是，鋼與紫銅的熔化焊接還有一定的難度，主要如下：
(1).鋼與銅的物理性能不同，熔點(diǎn)及線膨脹系數(shù)差異大。紫銅的線膨脹系數(shù)大，在焊接過程中會(huì)產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力。
(2).銅的導(dǎo)熱系數(shù)是鋼的8倍多，熔池的冷卻速度比鋼要大得多，氫的擴(kuò)散逸出和水的上浮條件更為惡劣，形成氣空的敏感性增大。
(3).在焊縫或近縫區(qū)易產(chǎn)生熱裂紋，影響接頭的強(qiáng)度及氣密性，這是焊接工藝中重點(diǎn)要解決的問題。由于鋼與紫銅中含有—定量的雜質(zhì)，如氧、硫、磷等。在焊接過程叫，這些雜質(zhì)元素易形成各種低熔點(diǎn)的共晶體和脆性化合物而存于焊縫晶界處，嚴(yán)重削弱了金屬在高溫時(shí)的晶間結(jié)合力，是焊縫產(chǎn)生熱裂紋的主要原因。
此外，焊縫中的鐵元素對(duì)熱裂紋傾向的影響比較大。據(jù)有關(guān)資料介紹，當(dāng)鐵含量在10～43％時(shí)，焊縫具有較好的抗裂性能。因此，控制焊縫的熔合比是相當(dāng)重要的環(huán)節(jié)。
2.焊接要點(diǎn)
(1)．合理控制焊接熱循環(huán)，改善焊接應(yīng)力狀態(tài)和消除氧化物、硫化物以及低熔點(diǎn)共晶體的有害作用。具體地的方法就是采用熱量集中的焊接方法，即:手工鎢極氬弧焊接。另外可采焊前預(yù)熱的辦法。
(2).正確選擇焊接材料，控制焊縫的化學(xué)成分，限制有害雜質(zhì)的含量。
(3)．?dāng)Q制焊縫熔介比，以保證鐵在焊縫中的含量在10—43％之間，使焊縫具有良好的抗裂性能。
(4)．采用合理的接頭型式，改善接頭的工藝性能和抗裂性能。
(5)．嚴(yán)格進(jìn)行焊接前期處理。
三、實(shí)驗(yàn)方法、內(nèi)容及接頭性能
1．試驗(yàn)依據(jù)：參照CBl51附錄C的要求進(jìn)行。
2．試驗(yàn)：采用不同的焊接材料及坡口型式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)
3．檢驗(yàn)內(nèi)容：焊縫外觀進(jìn)行滲透檢測(cè)(PT)、剖面進(jìn)行金相宏觀檢測(cè)、強(qiáng)度及氣密性試驗(yàn)。
強(qiáng)度及氣密性試驗(yàn)：
4．各種試驗(yàn)方法及檢測(cè)結(jié)果：
(1)．紫銅與不銹鋼管板接頭的焊接見下表：
序號(hào)
焊接材料
焊接規(guī)范參數(shù)
表面
滲透
檢測(cè)
宏觀
金相
強(qiáng)度及氣
密性試驗(yàn)
備 注
1
HS201
焊接電流：I=80～100A
保護(hù)氣體流量：Ar=10～151／min
氣體純度≥99.99％
無裂
紋氣
孔等
缺陷
無宏
觀缺
陷
壓力=
6.0MPa。
滿足要
求
1.試板管
口倒角
2×45°
2.管規(guī)格
∮10×1
2
HS201
焊接電流：I=80～100A
保護(hù)氣體流量：Ar=10～151／min
氣體純度≥99.99％
無裂
紋氣
孔等
缺陷
無宏
觀缺
陷
壓力=
6.0MPa。
滿足要
求
1.試板管
口倒角
2×45°
2.管規(guī)格
∮16×3
(2).紫銅管與碳鋼管板的焊接見下表
序號(hào)
焊接材料
焊接規(guī)范參數(shù)
表面
滲透
檢測(cè)
宏觀
金相
強(qiáng)度及氣
密性試驗(yàn)
備 注
1
HS201
焊接電流：I=80～100A
保護(hù)氣體流量：Ar=10～151／min
氣體純度≥99.99％
無
缺陷
無
缺陷
壓力=
6.0MPa。
滿足要
求
試板管
口倒角
2×45°
2
HS201
焊接電流：I=80～100A
保護(hù)氣體流量：Ar=10～151／min
氣體純度≥99.99％
無
缺陷
無
缺陷
壓力=
6.0MPa。
滿足要
求
試板管
口倒角
2×45°
5.結(jié)論
綜合以上兩組實(shí)驗(yàn)說明：只要選擇正確的接頭坡口型式、合適的焊接材料、合理的焊接規(guī)范，采用手工鎢極氬弧焊是可以達(dá)到紫銅管與不銹鋼(碳鋼)管板接頭的強(qiáng)度及氣密性的要求，能夠滿足產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求的。
四．焊接工藝及焊接要點(diǎn)
(一).焊接工藝
1.焊接方法：手工鎢極氬弧焊
2.焊接材料：紫銅焊絲HS201 ∮2