[发明专利]一种异种材料间复合焊接方案

说明书

技术领域

本发明涉及一种焊接方法，特别是一种用于斯特林制冷机中的膨胀机冷指与冷帽间异种材料复合焊接，属于机械领域。

背景技术

由于斯特林制冷机具有许多优点，目前在空间及地面具有广泛的用途，斯特林制冷机属于十分精密机器，为了与负载之间良好热传递，冷帽与冷指的材料往往为异种材料，这给冷帽与冷指的焊接带来很大难度。冷指属于细长、薄壁零件，对机械加工和焊接具有很高的要求，要求机械加工残余应力小，且要求焊接后具有很高的气密性，一般要求漏率低于1×10^-8Pa·m³·s^-1，更长寿命的制冷机对漏率有更高的要求，而且要求焊接时零件温升及热影响区小，焊接引起的零件变形小。目前的普通焊接方案无法满足以上要求，故急需发明一种新的焊接方案来满足斯特林制冷机中的膨胀机冷指与冷帽间异种材料复合焊接的特殊要求。

发明内容

本发明提出一种异种材料间复合焊接方案，它满足了斯特林制冷机中的膨胀机冷指与冷帽异种材料之间的焊接的特殊要求，使焊接时零件温升低、热影响区小、同时零件变形小，且满足了焊接后高气密性的要求。

本发明是通过下述技术方案实现的：

本发明提出的一种用于斯特林制冷机中的膨胀机冷指与冷帽间异种材料复合焊接方案，它涉及到斯特林制冷机中的膨胀机冷帽、焊接过渡环和冷指，它们三者焊接后的位置关系为焊接过渡环套在膨胀机冷帽上，焊接过渡环为阶梯形，膨胀机冷指为薄壁管，它焊接后套在焊接过渡环上。斯特林制冷机内的膨胀机冷指材料为不锈钢，冷帽材料为无氧铜，由于它们之间的材料不同，二者的可焊性差。故本发明方案涉及的冷帽与过渡环在机械加工时留精加工余量，过渡环材料与膨胀机冷指材料相同。首先，利用能量较高的电子束焊接，将膨胀机冷帽与和膨胀机冷指材料相同的焊接过渡环焊接起来，焊接时首先利用工装将冷帽与过渡环利用工装夹紧，利用电子束焊接将二者焊接为一体，接着进行氦质谱检漏，氦质谱检漏漏率达标后，再将二者的组合件进行精加工，使组合件尺寸达到设计尺寸。最后，利用激光焊将二者组合件中的焊接过渡环与膨胀机冷指薄壁管焊接起来，在焊接零件检查合格后，就完成了整个异种材料间复合焊接工序。这样就能达斯特林制冷机中的膨胀机冷指与冷帽间异种材料复合焊接的特殊要求。

附图说明

图1是本发明的冷帽与焊接过渡环装配轴向截面图；(图中过渡套零件不是最终形状及尺寸，待检漏工序完成后，加工成图2所示形状。)

图2是本发明的冷帽与膨胀机冷指焊接轴向截面图。

图中：1-冷帽、2-焊接过渡环、3-冷指。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图2所示，本发明提出的一种用于斯特林制冷机中的膨胀机冷指与冷帽间异种材料复合焊接方案，它涉及到斯特林制冷机中的膨胀机冷帽1、焊接过渡环2和冷指3，它们三者焊接后的位置关系为焊接过渡环2套在膨胀机冷帽1上，焊接过渡环2为阶梯形，膨胀机冷指3为薄壁管，它焊接后套在焊接过渡2环上。斯特林制冷机内的膨胀机冷指3材料为不锈钢，冷帽1材料为无氧铜，由于它们之间的的材料不同，二者的可焊性差。故本发明方案涉及的冷帽1与焊接过渡环2在机械加工时留精加工余量，焊接过渡环2材料与膨胀机冷指3材料相同。首先，利用能量较高的电子束焊接，将膨胀机冷帽1与和膨胀机冷指3材料相同的焊接过渡环2焊接起来，焊接时首先利用工装将冷帽1与焊接过渡环2夹紧，利用电子束焊接将二者焊接为一体，未精加工前的二者的组合件如图1所示。接着进行氦质谱检漏，氦质谱检漏率达标后，再将二者的组合件进行精加工，主要是对二者组合件中的焊接过渡环2进行车削精加工，使其尺寸达到图纸的设计要求，精加工后的二者组合件中的焊接过渡环2的结构如图2所示。最后，利用激光焊将二者组合件中的焊接过渡环2与膨胀机冷指3的薄壁管焊接起来。在焊接零件检查合格后，就完成了整个异种材料间复合焊接工序。这样就能达到斯特林制冷机中的膨胀机冷指3与冷帽2间异种材料复合焊接的特殊要求。