[发明专利]一种超多层薄壁金属组成件的扩散焊结构和方法

说明书

本发明涉及一种超多层薄壁金属组成件的扩散焊结构和方法，结构包括两个上下设置的法兰，以及设置在两个法兰之间的至少20层的薄壁金属片，在薄壁金属片的焊接面上的非焊接区域和法兰的焊接面上的非焊接区域喷涂有阻焊剂，焊接结构还包括焊接垫片，所述焊接垫片被夹持在相邻的薄壁金属片的待焊接区域，以及法兰和薄壁金属片的待焊接区域之间，所述焊接垫片和薄壁金属片为相同金属材料。与现有技术相比，本发明具有现了超多层薄壁金属组成件的扩散焊工艺，可以实现在一个扩散焊工步里同时焊合所有环焊缝，各层焊缝组织均匀，强度一致，保证了超多层薄壁金属组成件整体性能的稳定与制造的可重复性等优点。

技术领域

本发明涉及超多层薄壁金属组成件的焊接领域，尤其是涉及一种超多层薄壁金属组成件的扩散焊结构和方法。

背景技术

扩散焊是指在一定的温度(该温度通常低于材料的熔点)和压力下，将待焊表面紧密接触，从而使接触面之间通过原子扩散形成具有一定强度的连接界面。通过制定合理的温度、压力、焊接时间等工艺参数，促使接触面一侧的原子向对侧扩散迁移，使接触面间的空隙逐渐减小直至消失，得到组织性能优异、焊合率高的界面。

目前在航空航天领域就有大量的超多层薄壁金属组成件，比如波纹管、多能流道、金属膜盒等。这种层数超过20层的超多层金属组成件，一般需要改用特殊的焊接的工艺进行制造。如TIG焊(李西恭,殷晓强.不锈钢膜盒的焊接工艺[J].焊接,1997,4:6-7.)或微束等离子焊(李延民.超薄壁GH4169膜盒微束等离子焊接工艺研究[D].北京工业大学,2013.)等方式制造，从而导致操作难度，生产周期和制造成本的大幅度上升。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种超多层薄壁金属组成件的扩散焊结构和方法，针对20层及以上薄壁金属组成件实现扩散焊连接，减低工艺难度，提高生产效率。

如果对超多层金属组成件直接采用扩散焊会产生焊区无法良好接触的难题。造成这种问题的原因在于，当非焊接区域喷涂阻焊剂后，由于阻焊剂层本身具有一定厚度，会使待焊合区域悬空，扩散焊压力主要作用于非焊接区域，使连接界面不容易完全焊合。通常情况下，升温引起材料软化之后，薄材在自身重力作用下发生塌陷变形，能够使待焊区逐步贴合。然而，超多层薄壁金属组成件环焊缝窄，待焊区面积小，包括不锈钢在内的诸多材料在常规焊接温度下都无法依靠自身重力进行足以实现良好焊合的变形。

由此，本发明通过以下技术方案来实现超多层薄壁金属组成件的扩散焊工艺：

一种超多层薄壁金属组成件的扩散焊结构，包括两个上下设置的法兰，以及设置在两个法兰之间的至少20层的薄壁金属片，在薄壁金属片的焊接面上非焊接区域和法兰的焊接面上非焊接区域喷涂有阻焊剂，焊接结构还包括焊接垫片，所述焊接垫片被夹持在相邻的薄壁金属片的待焊接区域，以及法兰和薄壁金属片的待焊接区域之间，所述焊接垫片和薄壁金属片为相同金属材料。

进一步地，所述的薄壁金属片为不锈钢薄片。

进一步地，所述薄壁金属片为环形片，所述焊接垫片包括内圈垫片和外圈垫片，所述外圈垫片的外径贴合环形片的外径，所述内圈垫片的内径贴合环形片的内径，所述法兰和薄壁金属片之间设置外圈垫片，相邻的薄壁金属片之间交替设置内圈垫片和外圈垫片。

进一步地，所述垫片的厚度大于或等于阻焊剂层的厚度。

一种如上所述的超多层薄壁金属组成件的扩散焊结构的焊接方法，包括以下步骤：

S1、加工法兰：采用线切割方法将第一种金属板材加工成法兰；

S2、加工薄壁金属片：采用线切割方法将第二种金属板材加工成薄壁金属片；

S3、加工焊接垫片和遮挡板：采用线切割方法将第三种金属板材加工焊接垫片和遮挡板，所述焊接垫片和遮挡板的形状相同，即为加工得到数量两倍的焊接垫片，其中一半焊接垫片用作遮挡板；