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真空扩散焊-小型管状适配器

发布人:管理员 发布时间:2022-10-06


通过真空扩散焊接方法制造不同材料的小型管状适配器领域,特别是获得锆钢、钛钢、铝钢等小尺寸管状适配器的方法,其中管状毛坯的扩散焊接是通过直径小于14mm的螺纹进行的。

螺纹适配器的扩散焊接方法已知,当螺纹坯料被拧紧,在真空中加热到扩散焊接的温度,并通过挤压到耐热锥形心轴的内套筒中,螺纹表面被挤压到螺纹重叠的整个区域

借助锥形心轴对内螺纹衬套进行热分布的方法对于内径大于 20-25 mm 的适配器非常有效,对于内螺纹直径小于 14 mm 的适配器,此方法不会产生积极的结果。这些尺寸的锥形心轴会变成一个非常薄的锥体,并且在扩散焊接温度下的压制过程中,它会失去稳定性并弯曲。

根据这种方法,螺纹在外管毛坯的内表面上螺纹,将内部毛坯作为实心圆柱体插入其中,并且在将组件加热到扩散焊接温度后,使用特殊工具沿两端压缩沿轴向变形,以阶梯式防热塞的形式。由于轴向变形,内钢坯的直径增加,其金属填充外螺纹钢坯的螺纹槽,之后钢坯保持在扩散焊接温度,这是沿螺纹表面形成扩散焊接接头所需的时间。

适配器是由焊接钢坯制成的,方法是在内部钢坯上钻一个孔,然后从外部转动它,该适配器的外径和末端的尺寸是用不同的管焊接所需的,实际上它们的直径可能相差几毫米。

由于这种方法,小型适配器由于螺纹具有高强度特性,在操作上是可靠的,但不具有真空密度,因为在轴向塑性变形过程中杆的金属并不总是完全填充螺纹槽的尖锐“顶部”,因此在焊接后连续的螺旋微通道保留在螺纹扩散连接中。

对于真空密封适配器,为了消除这一缺点,扩散焊接试图导致在扩散螺纹接头中以共晶形式形成液相,例如,在锆与OX18H10T钢的扩散焊接中,其中熔点应低于扩散焊接温度。液体共晶或焊料与螺纹槽顶部的微通道重叠,螺纹接头变得真空密闭。然而,在不可修复的条件下运行的关键产品中,例如在原子反应堆的核心中,已知的焊料和许多共晶由于其低耐腐蚀性而无法在热水和蒸汽中工作多年。

在扩散焊锆钢OX18H10T的情况下,只允许厚度不超过5μm的固体扩散层。要像在大型适配器中那样放弃小直径双金属适配器中的螺纹并用环形槽代替它,这在技术上是不可能的,因为切割螺纹的外工件的内径只能为6-10 mm,并且长度不小于75 mm,而该长度不小于75 mm,无法使用刀具进行稳定的加工, 因为足够长的刀柄的直径必须小于孔的直径为3 mm。这种刀柄的刚度不足以承受孔深超过25-30 mm时的切削力,特别是在18-8型粘性不锈钢上。

对于如此小直径的螺纹加工,通常使用丝锥,对于其切削深度并不代表主要的技术困难。

我们是开发一种通过扩散螺纹焊接方法制造小直径双金属适配器的方法,该方法将为扩散焊接接头提供真空密度,而不会在螺纹中形成液相。

在焊接扩散连接中的扩散螺纹焊接过程中,形成至少一个真空密封的环形屏障,这是由于在穿线之前对孔进行特殊处理而获得的,挤压待焊接的表面并保持在扩散焊接温度下。

这一技术成果是通过这样一个事实来实现的,即在通过扩散焊接法制造小直径双金属适配器的方法中,其中螺纹在外管状预制件的孔中螺纹,将内坯插入孔中,将组件置于真空中并加热到扩散焊接温度, 之后,杆通过沿两端压缩来塑性变形,使螺纹槽充满杆的金属,组件保持在扩散温度RCT以形成焊接接头,然后焊接坯料冷却并由适配器制成;- 在外管状坯料的孔中,至少一个环形槽的直径超过螺纹的外径,其中填充有棒的金属,扩散将其焊接在整个孔的表面上;- 此外,环形槽的直径是用不小于0.1mm的外螺纹直径过量制成的。

- 此外,环形槽的宽度至少为两个螺纹台阶;- 此外,环形切槽在距离成品适配器中扩散焊缝的任何边缘至少2 mm的距离处进行。

双金属小直径适配器的制造方法通过扩散螺纹焊接方法提供了真空密封适配器,而不需要在共晶或焊料螺纹中强制存在,这使得这种适配器可以在核反应堆核心的腐蚀性活性介质以及各种化学设备工业中长期运行, 适用于腐蚀性环境。

通过这种方法得到的小尺寸适配器在轴向和径向方向上具有高强度特性,并且在穿入一个或两个环形凹槽之前在外套筒的内表面上执行,在扩散焊接过程中,填充有内芯的金属并扩散焊接到凹槽壁的金属上, 所有这些共同为扩散焊接接头提供了在热水和蒸汽中具有高耐腐蚀性,并且还保证了真空密封性。

为了排除焊接后将微通道留在螺纹连接中的可能性,凹槽的直径略大于螺纹直径,因此切割后,环形槽底部的丝锥没有痕迹。圆周槽的宽度必须大于两个螺纹节距的长度,例如,螺纹螺距为0.75mm或1 mm,槽宽度必须至少为2 mm。

用刀具在环形槽的螺纹衬套中切削不会出现技术问题,因为在这种情况下,inciso的长度不能超过25-30 mm。在这样的离开长度下,即使是薄的(直径为5-7 mm)的刀柄也能保持足够高的刚性,这允许从适配器外工件的一端在孔中突出一个凹槽,并在必要时刺穿第二个凹槽,该凹槽已经从相同长度的刀柄的另一端刺穿。

该方法的一个实施例 为小型锆钢适配器OX18H10T制备了工件,该适配器用于焊接直径为8 x 1 mm的锆合金125小管,直径为8 x 1 mm的OX18H10T钢管。

外螺纹衬套形式的工件,内螺纹M10 x 1 mm,制造长度为82 mm。

螺纹中的两个环形槽在距螺纹工件两端30 mm的距离处形成2.5 mm宽。环形槽的直径为10.2毫米。刀具刀柄的直径为 5.2 mm,因此可以在 30 mm 的深度进行环形凹槽,而不会使刀柄发生明显偏转。在组装毛坯,扩散焊接和随后的加工之后,获得了一个适配器。在成品适配器的焊接螺纹连接中,环形凹槽在螺纹焊接接头的边缘处与成品适配器中的螺纹焊接接头边缘相距2-3 mm。两个环形槽填充了内套管的金属,与外螺纹套管的金属扩散焊接,确保了适配器的真空密度,而无需在焊接扩散连接中形成液相,例如锆钢共晶。

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