一、焊接(jie)性分析


  杜瓦罐核心部分是一個圓柱形的罐子,罐底是純銅板,圓柱體是在線亞洲日產一區二區:06Cr18Ni11Ti 不(bu)銹鋼管(見圖5-49)。在保證罐體幾何尺寸正確同時,要求能承受12-10Pa的超真空度,且具有較好的密封性。


  純銅與06Cr18Nil1Ti 不銹(xiu)鋼(gang)管的(de)焊(han)接(jie)屬(shu)于異種金(jin)屬(shu)的(de)焊(han)接(jie),二者(zhe)的(de)物理(li)性(xing)能相差很大(da)。純銅的(de)熔(rong)點比06Cr18Ni11Ti不銹(xiu)鋼(gang)管低400℃左圖5-49 杜瓦罐(guan)塞體示意(yi)圖右,而(er)純銅的(de)熱(re)導率是不銹(xiu)鋼(gang)的(de)14倍,因(yin)此焊(han)接(jie)時(shi)會產生很大(da)的(de)應力。同(tong)時(shi)兩種母(mu)材熔(rong)化(hua)(hua)后焊(han)縫金(jin)屬(shu)中含有較(jiao)多碳化(hua)(hua)物和(he)氮化(hua)(hua)物,形(xing)成低熔(rong)點的(de)共晶(jing)體和(he)脆性(xing)化(hua)(hua)合物,往(wang)往(wang)降(jiang)低焊(han)縫金(jin)屬(shu)的(de)塑性(xing)和(he)韌性(xing),增大(da)熱(re)裂(lie)紋(wen)和(he)滲(shen)透裂(lie)紋(wen)傾向。因(yin)此,純銅與06Cr18Ni11Ti不銹(xiu)鋼(gang)管的(de)焊(han)接(jie)難(nan)度(du)非常大(da)。


圖 49.jpg



二、焊接材料的選擇


 純銅(tong)(tong)與06Cr18Ni11Ti不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)管(guan)的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)若(ruo)采(cai)用(yong)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)焊(han)(han)(han)縫,不(bu)可避免(mian)會產生熱裂紋。選用(yong)鎳(nie)及鎳(nie)合金作為焊(han)(han)(han)接(jie)材料,與銅(tong)(tong)和鐵都能(neng)無(wu)限互溶,能(neng)獲得(de)良好的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)縫質量(liang),但因鎳(nie)及鎳(nie)合金成(cheng)本高(gao),且焊(han)(han)(han)接(jie)工(gong)藝(yi)復(fu)雜,很少采(cai)用(yong)。最后選用(yong)不(bu)含脫氧劑的(de)(de)(de)純銅(tong)(tong)絲,匹配(pei)CJ301銅(tong)(tong)焊(han)(han)(han)粉(fen)的(de)(de)(de)GTAW工(gong)藝(yi),獲得(de)了滿(man)意的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭。



三(san)、焊(han)接工藝(yi)試(shi)驗(yan)


 1. 焊(han)前準備 


   焊機(ji)采用日本SanRex交、直(zhi)(zhi)流(liu)兩(liang)用氬弧焊IA-3001TP,直(zhi)(zhi)流(liu)正接。


   焊接材(cai)料選擇:鎢極是(shi)直徑為2.5mm(或(huo)3.0mm)的鈰鎢極,保護氣體(ti)為99.99%(體(ti)積(ji)分數)氬氣,填(tian)充焊絲(si)為ф2.5mm不含脫(tuo)氧劑的純(chun)銅焊絲(si),用無水酒精將(jiang)銅焊粉CJ301調成糊狀(zhuang)刷在(zai)經預熱(re)的純(chun)銅坡(po)口上。


   坡口(kou)加工:如圖(tu)5-50所(suo)示,車削加工純銅板(ban)單邊V形坡口(kou)45°~50°,不留鈍(dun)邊。背面Q235A鋼(gang)襯板(ban)的直徑和厚(hou)度(du)與純銅板(ban)相同,有一條R8的內圓倒角,如圖(tu)5-51所(suo)示。


   清理:母材坡口面及坡口兩側(ce)15~20mm處(chu)用角向(或內(nei)圓(yuan))打磨(mo)機修磨(mo),直至露出金(jin)屬光澤,用丙(bing)酮(tong)去除油污后,用干凈(jing)棉(mian)紗擦干。


   預熱:焊前預熱純銅板到(dao)400~500℃,并進(jin)行(xing)干燥處理。


圖 50.jpg


 2. 焊接工藝


   a. 充(chong)氬(ya)(ya):為了保(bao)證根部熔合良好,焊(han)縫背面成形美觀,在純銅板背面墊預熱后鋼襯板。為了避免根部氧(yang)化,管內充(chong)氬(ya)(ya)保(bao)護(hu)。


   b. 引弧:要在石墨板上(shang)引弧,待電(dian)弧穩定燃燒后移向焊絲純銅板側,當形(xing)成一定大小(xiao)(xiao)明亮清晰的熔池后開始添絲,然(ran)后再移向不銹(xiu)鋼管側,焊槍左右小(xiao)(xiao)幅擺動,保持(chi)焊縫(feng)兩側熔合良(liang)好(hao)。


      確定焊接(jie)參數(shu):直流正接(jie),焊接(jie)參數(shu)見表5-95。


   c. 操作:采用(yong)左焊(han)(han)(han)法。焊(han)(han)(han)槍(qiang)傾角一(yi)般為(wei)70°~85°,噴嘴距熔池(chi)(chi)(chi)10~12mm,焊(han)(han)(han)絲(si)(si)的(de)填(tian)入(ru)角度(du)一(yi)般為(wei)15°~20°。在(zai)焊(han)(han)(han)接坡口尚未達到(dao)熔化溫(wen)度(du)時(shi),焊(han)(han)(han)絲(si)(si)處于熔池(chi)(chi)(chi)前(qian)的(de)氬氣保護區(qu),當(dang)熔池(chi)(chi)(chi)加(jia)熱(re)到(dao)一(yi)定溫(wen)度(du)后從(cong)熔池(chi)(chi)(chi)邊(bian)緣送入(ru)焊(han)(han)(han)絲(si)(si),添(tian)加(jia)焊(han)(han)(han)絲(si)(si)要配(pei)合焊(han)(han)(han)槍(qiang)的(de)運行動作,每次添(tian)加(jia)焊(han)(han)(han)絲(si)(si)長度(du)為(wei)8~10mm。開始焊(han)(han)(han)時(shi)速度(du)要慢(man)些,待母(mu)材達到(dao)一(yi)定溫(wen)度(du)后可適(shi)當(dang)提高焊(han)(han)(han)速。


   d. 接頭:接頭處應重疊10~15mm處引弧,剛開始(shi)焊(han)時少(shao)(或不(bu)(bu))加(jia)焊(han)絲,保持焊(han)縫接頭平滑過(guo)渡。實際(ji)操作時,盡量連續完成,減少(shao)不(bu)(bu)必要的焊(han)接接頭。


   e. 收(shou)弧:收(shou)弧時(shi)應填滿弧坑,且焊槍應在(zai)原處停留數秒,便于發揮滯(zhi)后停氣(qi)的保護作用。



四、焊后檢驗


  采(cai)用GTAW焊接純銅與(yu)06Cr18Ni11Ti不(bu)銹鋼管的(de)異種金(jin)屬,焊縫成(cheng)形美觀、整齊且兩側圓(yuan)滑過渡。焊后100%RT檢(jian)驗,焊縫質量符(fu)合JB/4730-2005《標(biao)準(zhun)射線評(ping)(ping)片尺、底片評(ping)(ping)片尺、有機玻璃評(ping)(ping)片尺》中(zhong)II級的(de)規定。


  按照焊接工藝試驗的成功經驗對產品進行了焊接,除了進行焊后檢驗外,產品參照GB/T 5458-1997《液氮生物容器》標準要求,用測量精度高于0.1mm的量具檢驗杜瓦罐產品頸管內徑、塞體外徑等均滿足要求。用儀器靈敏度高于6.7×10-10Pa·㎡/s的氦質譜檢漏儀對產品進行檢漏,達到了規定標準,杜瓦罐靜態液氮保存期達到優等品的要求。




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