m，錐角α為2°?10°，摩擦針3-2直徑Φ 1為5_?32_ ;摩擦頭3的軸肩3-1直徑Φ2為10_?50_，軸肩內(nèi)凹角β為3°?10°。其它步驟與【具體實(shí)施方式】五相同。
[0030]【具體實(shí)施方式】七:結(jié)合圖3說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式為步驟三中當(dāng)管板2與管子1為同質(zhì)材料時(shí)，如鋼/鋼、鋁/鋁、鈦/鈦、銅/銅等，由于不存在金屬間化合物的產(chǎn)生，選擇較強(qiáng)的焊接參數(shù):摩擦頭3的轉(zhuǎn)速為600r/min?6000r/min、壓入速度為lmm/s?5mm/s，軸肩3-1的壓入深度t為0?0.05mm，摩擦頭3停留時(shí)間為2s?8s。其它步驟與【具體實(shí)施方式】五相同。
[0031]【具體實(shí)施方式】八:結(jié)合圖3說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式為步驟三中當(dāng)管板2與管子1為同質(zhì)材料時(shí)，如鋼/鋼、鋁/鋁、鈦/鈦、銅/銅等，由于不存在金屬間化合物的產(chǎn)生，選擇較強(qiáng)的焊接參數(shù):摩擦頭3的轉(zhuǎn)速為2000r/min、壓入速度為2.5mm/s，軸肩3_1的壓入深度t為0.025_，摩擦頭3停留時(shí)間為5s。其它步驟與【具體實(shí)施方式】七相同。
[0032]【具體實(shí)施方式】九:結(jié)合圖3說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式為步驟三中當(dāng)管板2與管子1為異種材料時(shí)，如銅/鋼，鋁/鋼，鈦/鋼等，為減少金屬間化合物的產(chǎn)生，選擇較弱的焊接參數(shù):摩擦頭3轉(zhuǎn)速500r/min?3000r/min，壓入速度為lmm/s?5mm/s，軸肩3_1的壓入深度t為0?0.05mm，摩擦頭3停留時(shí)間為2s?8s。其它步驟與【具體實(shí)施方式】五相同。
[0033]【具體實(shí)施方式】十:結(jié)合圖1和圖3說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式為步驟三中當(dāng)管板2與管子1為異種材料時(shí)，如銅/鋼，鋁/鋼，鈦/鋼等，為減少金屬間化合物的產(chǎn)生，選擇較弱的焊接參數(shù):摩擦頭3轉(zhuǎn)速2000r/min，壓入速度為2.5mm/s，軸肩3_1的壓入深度t為
0.025_，摩擦頭3停留時(shí)間為5s。其它步驟與【具體實(shí)施方式】九相同。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種管板結(jié)構(gòu)脹焊一體化的固相擴(kuò)散連接方法，其特征在于:所述方法是通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)的: 步驟一、焊前清理:先通過(guò)機(jī)械打磨除去管子(1)和管板(2)待焊區(qū)材料表面氧化膜，再采用有機(jī)溶劑或清洗劑擦拭管子(1)和管板(2)的表面，去除油污和金屬粉塵； 步驟二、管子(1)與管板(2)的裝卡:裝卡時(shí)管子(1)外壁與管板(2)內(nèi)孔之間的間隙為e，管子(1)的上端伸出管板(2)上端面的長(zhǎng)度為k; 步驟三、摩擦焊接:高速旋轉(zhuǎn)摩擦頭(3)以一定的壓入速度扎入管子(1)的內(nèi)孔中，使管子⑴在摩擦頭⑶與管子⑴之間摩擦產(chǎn)熱，管子⑴形變產(chǎn)熱逐漸達(dá)到熱塑性狀態(tài)；當(dāng)摩擦頭⑶的軸肩(3-1)壓入管板(2)上表面深度t時(shí)，摩擦頭(3)保持高速旋轉(zhuǎn)并停留Is?10s，之后將摩擦頭(3)勻速提起，管板(2)與管子(1)之間原子擴(kuò)散并形成冶金結(jié)合，從而獲得一體化的固相擴(kuò)散連接的換熱管。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種管板結(jié)構(gòu)脹焊一體化的固相擴(kuò)散連接方法，其特征在于:所述步驟一中有機(jī)溶劑為酒精或丙酮。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種管板結(jié)構(gòu)脹焊一體化的固相擴(kuò)散連接方法，其特征在于:所述步驟二中管子(1)外壁與管板(2)內(nèi)孔之間的間隙e為0.05mm?0.25mm。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種管板結(jié)構(gòu)脹焊一體化的固相擴(kuò)散連接方法，其特征在于:所述步驟二中管子(1)的上端伸出管板⑵上端面的長(zhǎng)度k為0?2mm。5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或4所述的一種管板結(jié)構(gòu)脹焊一體化的固相擴(kuò)散連接方法，其特征在于:其特征在于:所述步驟三中摩擦頭(3)的材質(zhì)為陶瓷或硬質(zhì)合金。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種管板結(jié)構(gòu)脹焊一體化的固相擴(kuò)散連接方法，其特征在于:所述步驟三中摩擦頭(3)的摩擦針(3-2)為無(wú)螺紋圓臺(tái)式結(jié)構(gòu)，其長(zhǎng)度L取值范圍為5mm?25_，錐角α為2°?10°，摩擦針(3_2)直徑Φ 1為5mm?32mm ;摩擦頭⑶的軸肩(3-1)直徑Φ2為10mm?50mm，軸肩內(nèi)凹角β為3°?10°。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種管板結(jié)構(gòu)脹焊一體化的固相擴(kuò)散連接方法，其特征在于:所述步驟三中當(dāng)管板(2)與管子(1)為同質(zhì)材料時(shí)，選擇較強(qiáng)的焊接參數(shù):摩擦頭(3)的轉(zhuǎn)速為600r/min?6000r/min、壓入速度為lmm/s?5mm/s，軸肩(3-1)的壓入深度t為0?0.05mm，摩擦頭(3)停留時(shí)間為2s?8s。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種管板結(jié)構(gòu)脹焊一體化的固相擴(kuò)散連接方法，其特征在于:所述步驟三中當(dāng)管板(2)與管子(1)為同質(zhì)材料時(shí)，選擇較強(qiáng)的焊接參數(shù):摩擦頭(3)的轉(zhuǎn)速為2000r/min、壓入速度為2.5mm/s，軸肩(3_1)的壓入深度t為0.025_，摩擦頭(3)停留時(shí)間為5s。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種管板結(jié)構(gòu)脹焊一體化的固相擴(kuò)散連接方法，其特征在于:所述步驟三中當(dāng)管板(2)與管子(1)為異種材料時(shí)，選擇較弱的焊接參數(shù):摩擦頭(3)轉(zhuǎn)速500r/min?3000r/min，壓入速度為1mm/s?5mm/s，軸肩(3-1)的壓入深度t為0?0.05mm，摩擦頭(3)停留時(shí)間為2s?8s。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種管板結(jié)構(gòu)脹焊一體化的固相擴(kuò)散連接方法，其特征在于:所述步驟三中當(dāng)管板(2)與管子(1)為異種材料時(shí)，選擇較弱的焊接參數(shù):摩擦頭(3)轉(zhuǎn)速2000r/min，壓入速度為2.5mm/s，軸肩(3_1)的壓入深度t為0.025_，摩擦頭(3)停留時(shí)間為5s。
【專利摘要】一種管板結(jié)構(gòu)脹焊一體化的固相擴(kuò)散連接方法，為解決利用脹接、熔焊及其組合的方法實(shí)現(xiàn)換熱器管子與管板之間連接時(shí)出現(xiàn)的高溫接頭松弛、間隙腐蝕的問(wèn)題。方法：一、先打磨除去管子和管板待焊區(qū)材料表面氧化膜，再采用有機(jī)溶劑或清洗劑擦拭管子和管板的表面；二、步驟二、管子與管板裝卡時(shí)管子外壁與管板內(nèi)孔之間的間隙為e，管子的上端伸出管板上端面的長(zhǎng)度為k；三、高速旋轉(zhuǎn)摩擦頭以一定的壓入速度扎入管子的內(nèi)孔中，使管子在摩擦頭與管子之間摩擦產(chǎn)熱，管子形變產(chǎn)熱逐漸達(dá)到熱塑性狀態(tài)；當(dāng)摩擦頭的軸肩壓入管板上表面深度t時(shí)，摩擦頭保持高速旋轉(zhuǎn)并停留5s，將摩擦頭勻速提起，管板與管子之間原子擴(kuò)散并形成冶金結(jié)合。本發(fā)明用于管板焊接。
【IPC分類】B23K20/24, B23K20/12
【公開(kāi)號(hào)】CN105414740
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201511029233
【發(fā)明人】黃永憲, 呂宗亮, 萬(wàn)龍, 黃體方, 呂世雄, 馮吉才
【申請(qǐng)人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年3月23日
【申請(qǐng)日】2015年12月30日