一、焊接性分析
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(chun)(chun)(chun)銅(tong)與(yu)06Cr18Nil1Ti 不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)管的(de)(de)(de)焊(han)接(jie)屬(shu)(shu)于異(yi)種(zhong)金屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)焊(han)接(jie)，二(er)者的(de)(de)(de)物(wu)理性能相(xiang)差很(hen)大。純(chun)(chun)(chun)銅(tong)的(de)(de)(de)熔(rong)點比06Cr18Ni11Ti不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)管低400℃左圖5-49 杜瓦罐塞體示(shi)意圖右，而純(chun)(chun)(chun)銅(tong)的(de)(de)(de)熱導率是不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)14倍，因此(ci)焊(han)接(jie)時會產(chan)生很(hen)大的(de)(de)(de)應力(li)。同時兩(liang)種(zhong)母材熔(rong)化(hua)(hua)后焊(han)縫金屬(shu)(shu)中含有較多碳化(hua)(hua)物(wu)和氮化(hua)(hua)物(wu)，形成低熔(rong)點的(de)(de)(de)共晶體和脆性化(hua)(hua)合(he)物(wu)，往往降低焊(han)縫金屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)塑(su)性和韌性，增大熱裂(lie)紋和滲透裂(lie)紋傾向(xiang)。因此(ci)，純(chun)(chun)(chun)銅(tong)與(yu)06Cr18Ni11Ti不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)管的(de)(de)(de)焊(han)接(jie)難度非常大。
二(er)、焊接材(cai)料(liao)的選(xuan)擇(ze)
純(chun)銅(tong)與06Cr18Ni11Ti不銹鋼(gang)管的(de)(de)焊(han)(han)接若采用(yong)不銹鋼(gang)焊(han)(han)縫(feng)，不可(ke)避(bi)免會產生熱(re)裂紋。選(xuan)(xuan)用(yong)鎳及鎳合(he)金作為焊(han)(han)接材料，與銅(tong)和(he)鐵都能(neng)無限互溶，能(neng)獲(huo)得(de)良好的(de)(de)焊(han)(han)縫(feng)質量，但(dan)因(yin)鎳及鎳合(he)金成本高，且焊(han)(han)接工藝復雜，很(hen)少采用(yong)。最后選(xuan)(xuan)用(yong)不含脫(tuo)氧劑的(de)(de)純(chun)銅(tong)絲，匹配CJ301銅(tong)焊(han)(han)粉(fen)的(de)(de)GTAW工藝，獲(huo)得(de)了滿意的(de)(de)焊(han)(han)接接頭。
三、焊接工藝試驗
1. 焊前準備
焊機采用日本SanRex交、直流(liu)兩用氬弧焊IA-3001TP，直流(liu)正(zheng)接。
焊接材(cai)料(liao)選擇：鎢(wu)極(ji)是(shi)直徑為(wei)(wei)2.5mm（或3.0mm）的(de)鈰鎢(wu)極(ji)，保護氣體(ti)為(wei)(wei)99.99％（體(ti)積分(fen)數）氬氣，填充焊絲(si)為(wei)(wei)ф2.5mm不(bu)含脫氧劑的(de)純銅焊絲(si)，用無(wu)水(shui)酒精將銅焊粉CJ301調成(cheng)糊狀刷在經(jing)預(yu)熱的(de)純銅坡口上。
坡(po)口加工：如圖5-50所示(shi)，車(che)削(xue)加工純(chun)銅板單邊V形坡(po)口45°～50°，不(bu)留鈍邊。背面Q235A鋼襯板的直徑和厚度與純(chun)銅板相同，有一條R8的內(nei)圓(yuan)倒角，如圖5-51所示(shi)。
清理：母材坡(po)口(kou)面及(ji)坡(po)口(kou)兩側15～20mm處用角向（或(huo)內圓）打(da)磨(mo)機修磨(mo)，直至露出金(jin)屬光澤，用丙酮去除油污后，用干凈(jing)棉紗擦干。
預熱：焊前(qian)預熱純銅板(ban)到400～500℃，并進行干燥處理。
2. 焊接工(gong)藝
a. 充氬：為了保(bao)證(zheng)根部熔合良好，焊縫(feng)背面(mian)成形(xing)美觀，在純銅(tong)板背面(mian)墊預熱后(hou)鋼襯板。為了避免根部氧(yang)化，管內充氬保(bao)護。
b. 引弧(hu)：要在石墨(mo)板上(shang)引弧(hu)，待(dai)電弧(hu)穩定燃燒后移向焊(han)絲(si)純銅板側，當形成一定大小明亮清(qing)晰(xi)的熔池后開始添絲(si)，然后再移向不(bu)銹鋼(gang)管側，焊(han)槍(qiang)左右小幅擺動，保持焊(han)縫兩側熔合良好。
確定焊接(jie)(jie)參數：直流正接(jie)(jie)，焊接(jie)(jie)參數見表(biao)5-95。
c. 操作(zuo)：采用左(zuo)焊(han)法。焊(han)槍(qiang)傾(qing)角一(yi)般為(wei)70°～85°，噴嘴距熔(rong)(rong)池(chi)10～12mm，焊(han)絲(si)(si)的(de)填入(ru)角度(du)一(yi)般為(wei)15°～20°。在(zai)焊(han)接(jie)坡口尚(shang)未達到熔(rong)(rong)化溫(wen)度(du)時(shi)，焊(han)絲(si)(si)處于(yu)熔(rong)(rong)池(chi)前的(de)氬氣保護(hu)區，當熔(rong)(rong)池(chi)加熱到一(yi)定溫(wen)度(du)后從熔(rong)(rong)池(chi)邊緣送入(ru)焊(han)絲(si)(si)，添加焊(han)絲(si)(si)要(yao)配(pei)合焊(han)槍(qiang)的(de)運行動作(zuo)，每次添加焊(han)絲(si)(si)長度(du)為(wei)8～10mm。開始焊(han)時(shi)速度(du)要(yao)慢(man)些，待母材達到一(yi)定溫(wen)度(du)后可適(shi)當提高焊(han)速。
d. 接(jie)頭(tou)(tou)：接(jie)頭(tou)(tou)處(chu)應重疊(die)10～15mm處(chu)引弧(hu)，剛開始焊(han)時(shi)少（或不(bu)）加焊(han)絲，保持焊(han)縫接(jie)頭(tou)(tou)平滑過(guo)渡。實際操(cao)作(zuo)時(shi)，盡量連續(xu)完成(cheng)，減少不(bu)必要的焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)(tou)。
e. 收(shou)弧：收(shou)弧時應填滿弧坑，且焊槍應在原處(chu)停留(liu)數秒，便于發揮(hui)滯后停氣的(de)保護作(zuo)用。
四、焊后(hou)檢驗
采用GTAW焊(han)接(jie)純(chun)銅與06Cr18Ni11Ti不銹鋼(gang)管的(de)異種金(jin)屬，焊(han)縫(feng)成(cheng)形美觀、整齊且兩(liang)側圓滑過渡。焊(han)后100％RT檢驗(yan)，焊(han)縫(feng)質量(liang)符合JB／4730-2005《標準射線評(ping)(ping)片尺(chi)(chi)、底片評(ping)(ping)片尺(chi)(chi)、有機玻璃評(ping)(ping)片尺(chi)(chi)》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。
