本實(shí)用新型涉及銅鋁連接技術(shù)，尤其是一種銅鋁面-面滲溶式連接管。

背景技術(shù)：

銅鋁焊接即是把銅質(zhì)材料和鋁質(zhì)材料通過(guò)焊接工藝接成一體。因?yàn)殂~和鋁都屬易氧化金屬，所以銅與鋁的焊接一直是一個(gè)國(guó)際性的焊接難題?，F(xiàn)有的焊接方法有傳統(tǒng)上常用掛錫和熔錫的方法焊接銅鋁，這種方法成型并不理想，沒(méi)有較高的強(qiáng)度，由于錫的熔點(diǎn)低又不能焊接在高溫工作下的工件，所以此種工藝只適合低溫條件下的小工件上使用。有采用熔化焊、摩擦焊、冷壓焊、爆炸焊、電子束焊、超聲波焊等焊接方法焊接銅鋁，這些焊接出來(lái)的接頭脆性大,易產(chǎn)生裂紋且焊縫易產(chǎn)生氣孔，焊接起來(lái)的工件難免出現(xiàn)斷裂，出現(xiàn)斷裂后就可能使導(dǎo)電體斷路、使管道泄露，也達(dá)不到實(shí)際生產(chǎn)中要求的效果。也有采用較好的釬焊，通常用火焰釬焊、爐中釬焊和高頻釬焊等，把銅和鋁焊接在一起，通過(guò)釬焊工藝把釬料作為中間介質(zhì)把銅和鋁焊接在一起，這些焊接由于三種以上金屬融接，產(chǎn)生的化合物脆性大，熱膨脹系數(shù)不一致導(dǎo)致容易使接合面開(kāi)裂，金屬電化學(xué)反應(yīng)在管路使用過(guò)程中增速，降低了管路的使用壽命。

也有如專利公告號(hào)為CN100445625C公開(kāi)的方案來(lái)制作薄壁銅鋁管焊接接頭的，即一種無(wú)共晶組織的薄壁銅鋁管焊接接頭的制備方法及用該方法生產(chǎn)的焊接接頭，該接頭的特征是鋁管刻有凸形字，該接頭的焊接方法特征是在銅管焊接部位的收口端內(nèi)部預(yù)設(shè)一個(gè)金屬芯棒，在固定電極組的相應(yīng)位置上安裝有鑲嵌塊，焊接時(shí)頂推氣缸將帶有銅管的移動(dòng)電極組推向鋁管，同時(shí)通電對(duì)銅鋁結(jié)合區(qū)進(jìn)行電阻加熱，銅管在頂推氣缸的作用下不斷向鋁管內(nèi)部移動(dòng)，移動(dòng)過(guò)程中，銅管的焊接壓力和焊接電流每隔1-2mm調(diào)整一次參數(shù)，以控制銅鋁焊接的溫度，斷電冷卻后，將金屬芯棒抽出。這種產(chǎn)品的結(jié)果是在銅材與鋁材結(jié)合面的微觀組織結(jié)構(gòu)，以化學(xué)鍵為主要結(jié)合結(jié)構(gòu)組成部分，實(shí)際使用時(shí)，化合物為主體的結(jié)合面在機(jī)械性能指標(biāo)上并達(dá)不到理想狀態(tài)，在連接面會(huì)發(fā)生脆化和分層，焊接連接件在使用過(guò)程中容易受外力影響而剝落。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的以下問(wèn)題：對(duì)銅鋁管路銅鋁結(jié)合面無(wú)法生成連續(xù)的牢固結(jié)合面，或因加工原理局限，為形成液相態(tài)熔融非晶態(tài)組織，對(duì)基材進(jìn)行高溫處理，導(dǎo)致基材晶粒變得粗大，嚴(yán)重影響基材及結(jié)合面的物理特性、機(jī)械性能以及電學(xué)化學(xué)指標(biāo)等，從而提供一種銅鋁面-面滲溶式連接管。

本實(shí)用新型的上述技術(shù)問(wèn)題主要是通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決的：一種銅鋁面-面滲溶式連接管，包括鋁管、銅管，其特征是所述的銅管、鋁管連接表面中牢固焊接面的主體連接成分為固相態(tài)焊接形成的銅鋁固溶物；在銅管、鋁管連接表面中牢固焊接面的銅鋁固溶物中，鋁側(cè)含銅原子數(shù)小于13%；在銅管、鋁管連接表面中牢固焊接面的鋁管部分的原子致密度高于原鋁基材。本技術(shù)方案是銅鋁連接件結(jié)合面以微觀組織結(jié)構(gòu)為物理制備過(guò)程連接生成的固溶物組織為面-面滲溶層，通過(guò)固相態(tài)鋁材與固相態(tài)銅材原子或分子偏離平衡位置作長(zhǎng)距離遷移，從而形成物理聯(lián)接性質(zhì)的固相態(tài)連接面；對(duì)銅鋁基材的原物理形態(tài)除了因高壓導(dǎo)致更加致密之外，不形成粗大的晶體組織及共晶體或化合物。在銅鋁連接表面中的牢固焊接面無(wú)融化焊接形態(tài)，也無(wú)融溶態(tài)銅鋁化合物存在，且在牢固焊接面的銅管非焊接面無(wú)氧化物存在。本產(chǎn)品可通過(guò)磨擦和高壓提供動(dòng)能，從而完成兩管連接，其過(guò)程為物理變化，而固溶物形成和穩(wěn)定的溫度是由躍遷溫度經(jīng)空氣常溫冷卻到室溫即可。

作為優(yōu)選，所述的在鋁管、銅管連接表面中，其牢固焊接面的鋁管部分的晶體優(yōu)于原鋁基材。

作為優(yōu)選，所述的鋁管和銅管中，其中一種管子連接端具有錐形內(nèi)孔，另一管子連接端設(shè)有與錐形內(nèi)孔配合的外表錐形體。有利于兩管之間在高壓溶接狀態(tài)下的導(dǎo)向配合連接，保證同軸度。

作為優(yōu)選，所述的在鋁管、銅管連接表面中，牢固焊接面沿管路方向的焊接長(zhǎng)度≥3mm，是采用沖針沿管子軸向定位擠壓獲得的連接體，所述的沖針具有與鋁管或銅管內(nèi)徑配合的工作沖頭。

作為優(yōu)選，所述的鋁管、銅管連接表面的牢固焊接面是指經(jīng)機(jī)械性破壞手段進(jìn)行撕裂破壞后，鋁材固溶物仍完整保留在銅管連接部位的面積部分。

作為優(yōu)選，所述的經(jīng)機(jī)械式手段進(jìn)行撕裂破壞后，鋁材固溶物仍完整保留在銅管連接部位的面積部分≥整個(gè)連接錐面的60%。

本實(shí)用新型的有益效果是：本產(chǎn)品由于不會(huì)改變基材的物理性質(zhì)，無(wú)過(guò)多的晶粒粗大現(xiàn)象產(chǎn)生，在結(jié)合面中避免了晶態(tài)化合物、銅鋁混和物以及氧化物的存在，使原基材的機(jī)械特性基本保留且高于自身母材材質(zhì)物理性能的特點(diǎn)，其致密度高于母材，機(jī)械強(qiáng)度也比母材更高，長(zhǎng)期泄漏率穩(wěn)定且趨近于零，耐電化學(xué)反應(yīng)能力強(qiáng)于現(xiàn)有銅鋁連接管路，管內(nèi)通過(guò)流量及焊接面管阻、噪音基本與母材銅管相當(dāng)。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的一種管-管連接結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型的一種溶接過(guò)程結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本實(shí)用新型圖1的M局部放大結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本實(shí)用新型的一種微觀牢固結(jié)合面金相分析圖。

圖5是本實(shí)用新型的一種非牢固結(jié)合面金相分析圖。

圖中：1. 鋁管，2. 銅管，3. 溢出質(zhì)，4. 面-面滲溶層。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。

參見(jiàn)圖1、圖3，一種銅鋁面-面滲溶式連接管，由鋁管1和銅管2組成，鋁管1與銅管2連接的一端具有錐形內(nèi)孔，銅管2連接的一端設(shè)有與錐形內(nèi)孔過(guò)盈配合的外表錐形體。在軸向高壓P、徑向高壓Q的共同作用下，如圖2所示，銅管2、鋁管1連接表面中形成一個(gè)牢固焊接面，即面-面滲溶層4，該牢固焊接面在試驗(yàn)指標(biāo)上要求是經(jīng)機(jī)械性破壞手段進(jìn)行撕裂破壞后，鋁材固溶物仍完整保留在銅管連接部位的面積部分≥整個(gè)連接錐面的60%。

牢固焊接面的主體連接成分是固相態(tài)焊接形成的銅鋁固溶物，在銅管2、鋁管1連接表面的銅鋁固溶物中，鋁側(cè)含銅原子數(shù)為12%，在銅管2、鋁管1連接表面中牢固焊接面的鋁管部分的原子致密度優(yōu)于原鋁基材，且其牢固焊接面的鋁管部分的晶體也優(yōu)于原鋁基材。在銅管2、鋁管1連接制備過(guò)程中，根據(jù)材質(zhì)和焊接長(zhǎng)度可選擇多種高壓、定位方式。

實(shí)施例一：采用1060號(hào)鋁材，紫銅，在鋁管1、銅管2連接表面中，其牢固焊接面沿管路方向的焊接長(zhǎng)度≥5mm時(shí)，以采用沖針沿管子軸向定位擠壓獲得連接體，其沖針具有與鋁管或銅管內(nèi)徑配合的工作沖頭（下同）。

實(shí)施例二：采用1060號(hào)鋁材，紫銅，在鋁管1、銅管2連接表面中，牢固焊接面沿管路方向的焊接長(zhǎng)度≤2mm，不使用沖針直接高壓對(duì)接。

實(shí)施例三：采用3003號(hào)鋁材，紫銅，在鋁管1、銅管2連接表面中，牢固焊接面沿管路方向的焊接長(zhǎng)度≥3mm時(shí)，使用沖針定徑。

本實(shí)施例所獲得的產(chǎn)品，銅鋁結(jié)合面基本無(wú)共晶組織存在，也無(wú)銅鋁混和物存在，且基本無(wú)銅鋁化合物存在，銅鋁結(jié)合面的抗拉、抗撕裂強(qiáng)度均高于基材中的鋁材，滲溶接合面周圍可分離結(jié)合面部分相交位置無(wú)片層狀的溢出質(zhì)存在。參見(jiàn)圖4、圖5，經(jīng)實(shí)驗(yàn)和檢測(cè)，銅鋁牢固結(jié)合面部位掃描電鏡圖：中間形成固相態(tài)連接面。

上述實(shí)施例是對(duì)本實(shí)用新型的說(shuō)明，不是對(duì)本實(shí)用新型的限定，任何對(duì)本實(shí)用新型的簡(jiǎn)單變換后的結(jié)構(gòu)均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。