[发明专利]异种金属管材焊接方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及管材焊接领域，特别是异种金属管材的焊接方法和应用。

背景技术

在各种领域的产品中，经常需要使用不同种金属的管材相互连接。以目前现有技术中的压缩机排气管、吸气管等为例，大多数整根为铜材质，一端与其他铜管焊接，另一端通过银焊料火焰钎焊与压缩机的铁质上盖或铁质壳体连接。采用火焰钎焊时，一般采用铜管镶嵌在铁质上盖或铁质壳体内，通过火焰对焊料进行加热融化来填充铜管和铁质材料间的间隙，从而达到铜管铁管通过填充在间隙中的焊料将三者焊接在一起。焊接时焊接温度高于焊料温度，而低于铜管和铁质上盖或壳体的温度，从而实现焊料的填缝焊接。采用此种方法焊接时，必须采用工件通过镶嵌在铁质材料中以增大接头连接面面积，以弥补钎焊强度的不足，而且银焊料成本、铜管成本较高，同时还会因使用焊料而产生大量二氧化碳，以致污染环境。

为此，人们一直研究是否可以将铜管材和铁管材直接焊接连接。有人采用氩弧焊、等离子焊等焊接工艺焊接铜管材和铁管材。虽然两管材能够固定连接，但是强度有待提高。经过研究发现，焊接时铜管材和铁管材端口熔融金属仅仅表面粘连，结合力不足，同时接口处的熔融金属容易出现微小气泡，冷却凝固后气泡就形成微小的孔洞，使接口处的强度下降。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种异种金属管材的焊接方法，其不同金属的管材之间熔合良好，产品焊接口处强度提高。

本发明还有一个目的是上述焊接方法应用于制备压缩机或空调器。

本发明的目的是这样实现的：一种异种金属管材的焊接方法，其特征在于包括以下步骤：(1)将两根异种金属管材对接，管材同步回转或焊枪回转，通过氩弧焊、等离子焊、准离子焊、激光焊、埋弧焊或二氧化碳保护焊使对接口处的异种金属熔融，并对已熔融金属施加混合力使其混合；(2)冷却，异种金属对接口处的已熔融金属形成含有固溶体的异种金属混合体。

所述的步骤(1)中，对异种金属管材对接口处的金属进行熔融时，对接口留有间隙、或接触、或接触且对异种金属管材沿轴向方向施加相对的压力。

所述的步骤(1)中，对异种金属管材对接口处的已熔融金属采用电弧振动，电弧冲击或气流搅动将其进行混合。

所述步骤(1)中，在异种金属管材内部通入保护性气体；或在异种金属管材内部和外部同时通入保护性气体。

所述步骤(1)中，根据Q’_{高熔点金属}-△Q_{高熔点金属}＝n(Q’_{低熔点金属}-△Q_{低熔点金属})，n等于0.90～1.1情况下焊接时供热设备热量均匀分配给高熔点金属和低熔点金属；n大于1.1情况下焊接时高熔点金属分配较多热量，低熔点金属分配较少热量；n小于0.9情况下焊接时高熔点金属分配较少热量，低熔点金属分配较多热量；其中：Q’_{高熔点金属}＝Q_{1高熔点金属}/m_{高熔点金属}+Q_{2高熔点金属}/m_{高熔点金属}，Q’_{低熔点金属}＝Q_{1低熔点金属}/m_{低熔点金属}+Q_{2低熔点金属}/m_{低熔点金属}，Q’为单位质量的金属熔化所需的热量，m为金属需要熔化那部分的质量，Q₁为绝热状态下m质量的金属熔化所需的热量，Q₂为该质量的金属由于热传导、热辐射、热对流损失的那部分热量；△Q＝△Q₁+△Q₂，△Q₁＝C△T＝Q_预热/m，△T＝T_{预热后金属温度}-T_环境温度，C为金属的比热容，Q_预热为绝热状态下金属升温至预热温度的热量，△Q₁为单位质量的金属升温至预热温度的热量，△Q₂为单位质量的金属由于热传导、热辐射、热对流损失的那部分热量，△Q为单位质量的金属升温并维持在预热温度所需的热量，为正值，焊接前无预热则△Q为0。

所述的异种金属管材为铜管材与铁或不锈钢管材，冷却，铜管材和铁或不锈钢管材对接口处的已熔融金属形成含有低于10wt％铜铁固溶体的铜铁混合体。

所述步骤(1)中，铜管材和铁或不锈钢管材两者对接口的截面积之比为0.6～5，按热量分配关系为铜管材一侧分配较高热量，铁或不锈钢管材一侧分配较低热量，使对接口金属同步熔融。