一种球瓶结构的扩散焊接方法

摘要

本发明公开了一种球瓶结构的扩散焊接方法，包括以下步骤：a、制作部件；b、焊前预处理；c、装炉：将球瓶组合件放入真空扩散焊机的焊接炉膛内，并堆垛整齐；d、扩散焊接；e、降温、取件；f、精加工。本发明具有改善焊接质量以及提高焊接效率的特点。

权利要求

1.一种球瓶结构的扩散焊接方法，其特征在于：包括以下步骤：a、制作部件：制作球瓶焊接部件和工装部件；

所述步骤a中的球瓶焊接部件包括两个半球，每个半球上均设有焊接加载圆环凸台；

所述的步骤a中的工装部件为套筒工装，套筒工装端部设有与焊接加载圆环凸台相对应的焊接加载圆环凹槽；

b、焊前预处理：对球瓶焊接部件的焊面进行焊前处理，再对处理完成后的球瓶焊接部件与工装部件进行装配，形成球瓶组合件；

c、装炉：将球瓶组合件放入真空扩散焊机的焊接炉膛内，并堆垛整齐；

d、扩散焊接；

e、降温、取件；

f、精加工：对焊接完成后的球瓶毛坯进行外形尺寸加工，得到球瓶成品；

所述步骤d中的扩散焊接包括以下步骤：

(1)、将真空扩散焊机焊接炉膛内的真空度控制在1.0×10-3～1.0×10-4Pa的范围内；

(2)、在35～40分钟的时间内，将焊接炉膛内的温度从室温均匀上升到800～840℃；同时，在焊接炉膛内的温度达到380～420℃后，控制焊接炉膛内的上压板对球瓶组合件进行加载作业，压力值保持在0.4～0.6Kgf/mm2，时间为8～12分钟；

(3)、在温度均匀上升到800～840℃的过程中，调整焊接压力使其达到1.1～1.3Kgf/mm2；

(4)、在焊接炉膛内的温度为800～840℃、焊接压力为1.1～1.3Kgf/mm2的条件下，对球瓶组合件进行焊接，焊接时间保持在80～100分钟。

2.根据权利要求1所述的一种球瓶结构的扩散焊接方法，其特征在于：所述步骤e中的降温、取件包括以下步骤：

1)、填充高纯氮气使焊接炉膛内的温度下降；

2)、当焊接炉膛内的温度降到140～160℃时，卸去上压板对球瓶组合件的载荷，并提升上压板；

3)、当温度下降到50～70℃，开启降压阀；

4)、打开焊接炉膛的炉门，取出焊接好的球瓶毛坯。

3.根据权利要求1所述的一种球瓶结构的扩散焊接方法，其特征在于：所述半球的基体材料为40CrNiMoA。

4.根据权利要求1所述的一种球瓶结构的扩散焊接方法，其特征在于：所述套筒工装的基体材料为BG801。

5.根据权利要求1所述的一种球瓶结构的扩散焊接方法，其特征在于：所述步骤b中的对球瓶焊接部件的焊面进行焊前处理包括汽油除油和酸洗除锈。

6.根据权利要求1所述的一种球瓶结构的扩散焊接方法，其特征在于：所述步骤b中球瓶组合件的装配步骤为，先将一半球放入套筒工装，再将另一半球与放置好的半球进行对接，再用另一套筒工装扣在后放的半球上，即完成球瓶组合件的装配。

7.根据权利要求1中所述的一种球瓶结构的扩散焊接方法，其特征在于：所述步骤c中的焊接炉膛内设有多层球瓶组合件，上下相邻的球瓶组合件之间设有石墨纸。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的一种球瓶结构的扩散焊接方法，其特征在于：所述套筒工装和半球之间的非焊接接触部位也设有石墨纸。

说明书

一种球瓶结构的扩散焊接方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种扩散焊接方法，特别是一种球瓶结构的扩散焊接方法。

背景技术

[0002] 柱塞液压泵/马达是通过液压油液实现能量转化的精密元件，在能量转化过程中，转子旋转一周，会产生油液压力的变化，为了降低油液压力变化带来的不利影响，特设计了一种结构，该结构因其具有油液压力变化缓冲作用，故称其为球形缓冲瓶。球形缓冲瓶因其结构的特殊性不能通过机械加工一次成型，需要辅以焊接方法来实现该结构，目前通常是采用电子束焊接来进行焊接，但是现有的电子束焊接其焊接质量不稳定且效率低。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于，提供一种球瓶结构的扩散焊接方法。它具有改善焊接质量以及提高焊接效率的特点。

[0004] 本发明的技术方案：一种球瓶结构的扩散焊接方法，包括以下步骤：

[0005] a、制作部件：制作球瓶焊接部件和工装部件；

[0006] 所述步骤a中的球瓶焊接部件包括两个半球，半球上设有焊接加载圆环凸台；

[0007] 所述步骤a中的工装部件为套筒工装，套筒工装端部设有与焊接加载圆环凸台相对应的焊接加载圆环凹槽；

[0008] b、焊前预处理：对球瓶焊接部件的焊面进行焊前处理，再对处理完成后的球瓶焊接部件与工装部件进行装配，形成球瓶组合件；

[0009] c、装炉：将球瓶组合件放入真空扩散焊机的焊接炉膛内，并堆垛整齐；

[0010] d、扩散焊接；

[0011] e、降温、取件：

[0012] f、精加工：对焊接完成后的球瓶毛坯进行外形尺寸加工，得到球瓶成品。

[0013] 前述的一种球瓶结构的扩散焊接方法中，所述步骤d中的扩散焊接包括以下步骤：

[0014] (1)、将真空扩散焊机焊接炉膛内的真空度控制在1.0×10-3～1.0×10-4Pa的范围内；

[0015] (2)、在35～40分钟的时间内，将焊接炉膛内的温度从室温均匀上升到800～840℃；同时，在焊接炉膛内的温度达到380～420℃后，控制焊接炉膛内的上压板对球瓶组合件进行加载作业，压力值保持在0.4～0.6Kgf/mm2，时间为8～12分钟；

[0016] (3)、在温度均匀上升到800～840℃的过程中，调整焊接压力使其达到1.1～1.3Kgf/mm2；

[0017] (4)、在焊接炉膛内的温度为800～840℃、焊接压力为1.1～1.3Kgf/mm2的条件下，对球瓶组合件进行焊接，焊接时间保持在80～100分钟。

[0018] 前述的一种球瓶结构的扩散焊接方法中，所述步骤e中的降温、取件包括以下步骤：

[0019] 1)、填充高纯氮气使焊接炉膛内的温度下降；

[0020] 2)、当焊接炉膛内的温度降到140～160℃时，卸去上压板对球

[0021] 瓶组合件的载荷，并提升上压板；

[0022] 3)、当温度下降到50～70℃，开启降压阀；

[0023] 4)、打开焊接炉膛的炉门，取出焊接好的球瓶毛坯。

[0024] 前述的一种球瓶结构的扩散焊接方法中，所述半球的基体材料为40CrNiMoA。

[0025] 前述的一种球瓶结构的扩散焊接方法中，所述套筒工装的基体材料为BG801。

[0026] 前述的一种球瓶结构的扩散焊接方法中，所述步骤b中的对球瓶焊接部件的焊面进行焊前处理包括汽油除油和酸洗除锈。

[0027] 前述的一种球瓶结构的扩散焊接方法中，所述步骤b中球瓶组合件的装配步骤为，先将一半球放入套筒工装，再将另一半球与放置好的半球进行对接，再用另外的一套筒工装扣在后放的半球上，即完成球瓶组合件的装配。

[0028] 前述的一种球瓶结构的扩散焊接方法中，所述步骤c中的焊接炉膛内设有多层球瓶组合件，上下相邻的球瓶组合件之间设有石墨纸。

[0029] 前述的一种球瓶结构的扩散焊接方法中，所述套筒工装和半球之间的非焊接接触部位也设有石墨纸。

[0030] 与现有技术相比，本发明通过在球瓶焊接部件上设置焊接加载圆环凸台，且焊接加载圆环面与焊接环面大小外形一样且同轴，以便于球瓶焊接部件的加载和焊接，并将球瓶焊接部件与具有焊接加载圆环凹槽的套筒工装进行装配，这样就方便了真空扩散焊机将力作用在焊接加载圆环凸台上，从而实现焊接环面之间的焊接挤压，使得两个焊接环面能够紧密的贴合，而且两个待焊接的球瓶焊接部件不会发生移动，保证焊接的质量；同时，焊接组合件之间能够上下堆垛码放，使得焊接炉膛内一次能够放置多个焊接组合件，从而使得真空扩散焊机能够一次焊接多个球瓶，提高了焊接效率；另外，上下相邻的球瓶组合件之间设置石墨纸，防止焊接咬合。本发明通过控制具体的扩散焊接的焊接参数和焊接步骤，使得最终得到的球瓶成品具有良好的焊接质量，且稳定可靠。通过将球瓶焊接部件进行焊前处理，使得球瓶焊接部件焊接面保持整洁，利于焊接材料与焊接面的材料进行融合，提高焊接质量。综上所述，本发明具有改善焊接质量以及提高焊接效率的特点。

附图说明

[0031] 图1是本发明的球瓶组合件焊接示意图；

[0032] 图2是A半球的结构示意图；

[0033] 图3是B半球的结构示意图；

[0034] 图4是本发明球瓶成品的结构示意图。

具体实施方式

[0035] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明限制的依据。

[0036] 实施例1。一种球瓶结构的扩散焊接方法，构成如图1至图4所示，包括以下步骤：

[0037] a、制作部件：制作球瓶焊接部件和工装部件；

[0038] b、焊前预处理：对球瓶焊接部件的焊面进行焊前处理，再对处理完成后的球瓶焊接部件与工装部件进行装配，形成球瓶组合件；

[0039] c、装炉：将球瓶组合件放入真空扩散焊机的焊接炉膛内，并堆垛整齐；

[0040] d、扩散焊接：包括以下步骤：

[0041] (1)、将真空扩散焊机焊接炉膛内的真空度控制在1.0×10-3～1.0×10-4Pa的范围内；

[0042] (2)、在35～40分钟的时间内，将焊接炉膛内的温度从室温均匀上升到800～840℃；同时，在焊接炉膛内的温度达到380～420℃后，控制真空扩散焊机的焊接炉膛内上压板2
对球瓶组合件进行加载作业，压力值保持在0.4～0.6Kgf/mm，时间为8～12分钟；

[0043] (3)、在温度均匀上升到800～840℃的过程中，调整焊接压力使其达到1.1～1.3Kgf/mm2；

[0044] (4)、在焊接炉膛内的温度为800～840℃、焊接压力为1.1～1.3Kgf/mm2的条件下，对球瓶组合件进行焊接，焊接时间保持在80～100分钟。

[0045] e、降温、取件：包括以下步骤：

[0046] 1)、填充高纯氮气使焊接炉膛内的温度下降；

[0047] 2)、当焊接炉膛内的温度降到140～160℃时，卸去上压板对球瓶组合件的载荷，并提升上压板；

[0048] 3)、当温度下降到50～70℃，开启降压阀；

[0049] 4)、打开焊接炉膛的炉门，取出焊接好的球瓶毛坯；

[0050] f、精加工：对球瓶毛坯进行外形尺寸加工，得到球瓶成品。

[0051] 所述步骤a中的球瓶焊接部件包括两个半球，半球上设有焊接加载圆环凸台。所述半球的基体材料为40CrNiMoA。

[0052] 所述步骤a中的工装部件为套筒工装，套筒工装端部设有与焊接加载圆环凸台相对应的焊接加载圆环凹槽。所述套筒工装的基体材料为BG801。

[0053] 所述步骤b中的对球瓶焊接部件的焊面进行焊前处理包括汽油除油和酸洗除锈。所述步骤b中球瓶组合件的装配步骤为，先将一半球放入套筒工装，再将另一半球与放置好的半球进行对接，再用另外的一套筒工装扣在后放的半球上，即完成球瓶组合件的装配。所述步骤c中的焊接炉膛内设有多层球瓶组合件，上下相邻的球瓶组合件之间设有石墨纸(除两个半球焊接的部位，其它非焊接接触部位用石墨纸隔开)，防止焊接咬合。所述套筒工装和半球之间的非焊接接触部位也设有石墨纸。

[0054] 实施例2。一种球瓶结构的扩散焊接方法，构成如图1至图3所示，包括以下步骤：

[0055] a、制作部件：制作球瓶焊接部件和工装部件；

[0056] b、焊前预处理：对球瓶焊接部件的焊面进行焊前处理，再对处理完成后的球瓶焊接部件与工装部件进行装配，形成球瓶组合件；

[0057] c、装炉：将球瓶组合件放入真空扩散焊机的焊接炉膛内，并堆垛整齐；

[0058] d、扩散焊接：包括以下步骤：

[0059] (1)、将真空扩散焊机焊接炉膛内的真空度控制在1.0×10-3～1.0×10-4Pa的范围内；

[0060] (2)、在35～40分钟的时间内，将焊接炉膛内的温度从室温均匀上升到820℃；同时，在焊接炉膛内的温度达到400℃后，控制真空扩散焊机的焊接炉膛内上压板对球瓶组合件进行加载作业，压力值保持在0.5Kgf/mm2，时间为10分钟；

[0061] (3)、在温度均匀上升到820℃的过程中，调整焊接压力使其达到1.2Kgf/mm2；

[0062] (4)、在焊接炉膛内的温度为820℃、焊接压力为1.2Kgf/mm2的条件下，对球瓶组合件进行焊接，焊接时间保持在90分钟。

[0063] e、降温、取件：包括以下步骤：

[0064] 1)、填充高纯氮气使焊接炉膛内的温度下降；

[0065] 2)、当焊接炉膛内的温度降到150℃时，卸去上压板对球瓶组合件的载荷，并提升上压板；

[0066] 3)、当温度下降到60℃，开启降压阀；

[0067] 4)、打开焊接炉膛的炉门，取出焊接好的球瓶毛坯；

[0068] f、精加工：对球瓶毛坯进行外形尺寸加工，得到球瓶成品。

[0069] 所述步骤a中的球瓶焊接部件包括两个半球，半球上设有焊接加载圆环凸台。

[0070] 所述半球的基体材料为40CrNiMoA。

[0071] 所述步骤a中的工装部件为套筒工装，套筒工装端部设有与焊接加载圆环凸台相对应的焊接加载圆环凹槽。

[0072] 所述套筒工装的基体材料为BG801。

[0073] 所述步骤b中的对球瓶焊接部件的焊面进行焊前处理包括汽油除油和酸洗除锈。

[0074] 所述步骤b中球瓶组合件的装配步骤为，先将一半球放入套筒工装，再将另一半球与放置好的半球进行对接，再用另外的一套筒工装扣在后放的半球上，即完成球瓶组合件的装配。

[0075] 所述步骤c中的焊接炉膛内设有多层球瓶组合件，上下相邻的球瓶组合件之间设有石墨纸(除两个半球焊接的部位，其它非焊接接触部位用石墨纸隔开)，防止焊接咬合。所述套筒工装和半球之间的非焊接接触部位也设有石墨纸。非焊接接触部位指的是套筒工装与半球之间的接触面。

[0076] 所述的高纯氮气指的是氮气的纯度大于99.999％。

[0077] 本发明的工作原理：根据图纸规格分别制作各个部件，包括A半球和B半球(基体材料为：40CrNiMoA)，套筒工装(基体材料为BG801)；将加工好的A、B半球的环形焊面进行焊前处理(汽油除油、酸洗除锈)，再进行装配(即将A半球放入套筒工装，在将B半球与A半球对接，再用另一套筒工装扣在B半球上即成)；将装配好的球瓶组合件放入真空扩散焊机的焊接炉膛内，将每个球瓶组合件堆垛整齐，根据球瓶尺寸大小的不同，每层摆放2～5个球瓶组合件，摆放2～3层，如图1所示，层与层之间相邻的球瓶组合件用石墨纸隔开；再进行扩散焊接：当设备真空度在1.0×10-3～1.0×10-4Pa，按照以下两个阶段进行炉膛升温和加压过程控制：在35～40分钟内使得炉内温度从室温均匀上升到820℃，同时真空焊接设备炉内上压板对组合件的向下压力在温度达到400℃后，保持0.5Kgf/mm2压力10分钟；在温度均匀上升到820℃的过程中，调整焊接压力使其达到1.2Kgf/mm2，焊接在820℃和焊接压力1.2Kgf/mm2的条件下保持90分钟；最好降温、取件：填充高纯氮气使炉内温度下降，降温到150℃左右卸去上压板载荷并提升上压板，以便取出焊接好的组合件，当温度下降到60℃左右时开启降压阀，打开炉门取出焊好的球瓶毛坯；按照球瓶结构对焊接好的球瓶试件进行外形尺寸加工，从而获得需要的球瓶成品。

[0078] 通过在A、B半球上设置焊接加载圆环凸台这个焊接辅助结构，以便实现扩散焊接焊接面之间的焊接压力条件，如图2所示；套筒工装结构如图1所示，通过设置焊接加载圆环凹槽与A、B半球上的焊接加载圆环凸台相配合，在焊接过程中就可实现对半球的整个焊接加载圆环凸台的凸台面传导焊接压力。