專利名稱：銅鋼熔鑄焊工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種焊接工藝，尤其涉及一種銅鋼熔鑄焊工藝。
背景技術(shù)：
目前就焊接技術(shù)而言，常見的有交直流手工焊、氣體保護焊、手工烏級焊、離子焊、摩 擦焊等等。這些焊接形式為達到焊接目的，都離不開電作為能源，對產(chǎn)品的二次加熱，都需 要由專用焊接設(shè)備轉(zhuǎn)換其能量來完成。焊接工藝基本上都需要輔助材料來完成，如所用焊絲， 保護性氣體，焊劑和各種專用輔助設(shè)備。任何一種焊接方式存在如下污染噪聲、光、有害 氣體、其他射線類、熱輻射及煙粉塵污染，能耗大，污染環(huán)境，這是當前焊接技術(shù)存在不可 調(diào)和的問題。有些產(chǎn)品往往是在焊接工藝過程中，增大了成本，產(chǎn)品質(zhì)量增加了隱患，甚至 出現(xiàn)性能不穩(wěn)定，這些就是當今傳統(tǒng)焊接技術(shù)產(chǎn)業(yè)的基本狀況。目前煉鋼用氧槍噴頭多為銅 鋼兩種金屬焊接而成，但采用傳統(tǒng)焊接方式制成的氧槍噴頭在使用中常會因焊接質(zhì)量問題而 損壞，從而給生產(chǎn)帶來很大的安全隱患，也影響了生產(chǎn)的正常進行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了解決目前銅鋼焊接時必須先預熱才能進行焊接，造成能源的浪費， 增加了生產(chǎn)成本，而且焊接質(zhì)量不高，影響產(chǎn)品質(zhì)量等問題，提供一種具有方法簡單，焊接 質(zhì)量好，能有效減少能源消耗，可有效提高產(chǎn)品安全性等優(yōu)點的銅鋼熔鑄焊工藝。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種銅鋼熔鑄焊工藝，它的步驟為
1) 首先將焊接的鋼材預先加工成所需形狀；
2) 對加工后鋼材清污、除油，達到金屬原光澤，無氧化物；
3) 將清潔后的加工件進行預熱；預熱同時涂刷焊接溶劑；
4) 將預熱好的加工件放入鑄造好的型腔內(nèi)，型腔也應加熱到加工件的預熱溫度；
5) 用熔煉設(shè)備將銅熔化到1150-1230'C脫氧除氣后，澆注到型腔內(nèi)；
6) 澆注完畢后，為保證焊縫的穩(wěn)定性和強度應保溫緩冷，在不低于20小時的時間內(nèi)降 溫到室溫，然后開模后進入后續(xù)工序即可。
所述步驟3)和步驟4)中的預熱溫度200-50(TC。
所述步驟5)澆注熔化的銅水時為防止氧化，在型腔內(nèi)沖入惰性氣體進行保護。 所述步驟5)在澆注熔化的銅水時同時對型腔同時加熱，加熱溫度在2OO-50(TC。 所述步驟1)中，在對鋼材進行加工時，其焊接面應加工異形面，以增大熔焊面積，消 除應力。
所述步驟1)中異形面為凹形面或S形面或波浪形或鋸齒形或階梯形。 本發(fā)明采用了金屬熔鑄焊這種新的焊接方法，它是焊接工藝與鑄造工藝合二為一的一種
新技術(shù)。金屬有共熔性和互熔性，就是在高溫下，才能生成新的合金結(jié)構(gòu)，或叫達到原子結(jié)
合為一體的特性。
金屬熔鑄焊所解決的問題是異種金屬熔點溫度差別大的，易造成材質(zhì)偏析，裂紋，相 變嚴重，無法滿足其性能的，因此從另一方面而言金屬熔鑄焊也可講是焊接技術(shù)向鑄造專業(yè) 的融入。在這個領(lǐng)域內(nèi)它們是合成共生、并存、互補對方不足、取各家之長，攻克目前人們 無法用焊接或鑄造加工的技術(shù)。 '
金屬熔鑄焊是以鑄造為基礎(chǔ)，先將低熔點金屬熔化，將另一部件根據(jù)所需求，置入鑄造 型腔內(nèi)，預熱到一定溫度后，澆注成型，當然它也需要輔助手段來完善。但對于像氧槍噴頭 這類復雜件，采用傳統(tǒng)焊接技術(shù)是滿足不了的，或者說焊接工藝成本高的，而用此方法一步 成型，效果顯著。在這里需要說明的是根據(jù)部件需求必須達到冶金結(jié)合，而不是普通鑄造中 的鑲嵌鑄造，鑲嵌鑄造工藝只需達到物理結(jié)合，固定為目的的。金屬熔鑄焊有如下優(yōu)點，除 了冶金結(jié)合外，要滿足該材質(zhì)的導電、導熱、耐壓、金相結(jié)構(gòu)，相對于傳統(tǒng)焊接，無氣孔、砂眼、夾渣、氫脆。銅鋼熔鑄焊要解決兩種金屬在熔鑄狀態(tài)到凝固狀態(tài)下的線性收縮比這是 關(guān)鍵問題，解決不好焊縫成形，易出現(xiàn)裂紋，不溶合。同時模具在高溫下的承受能力和各區(qū) 域間的溫度控制，解決熔鑄焊接工藝上的同步，把兩種技術(shù)整合到一起，達到熔鑄焊，也是 重要的問題。金屬在液態(tài)轉(zhuǎn)變固態(tài)要釋放熱量，怎樣把釋放出來的余熱定向傳導到所需焊縫 上，對焊縫局部加熱的瞬間與液態(tài)金屬凝固成形，同時要解決的是金屬液體進行熔鑄結(jié)合時, 熔鑄焊的固體件瞬間受熱膨脹，那么金屬液體在焊縫成形時由液態(tài)變固態(tài)，收縮，必然造成
兩種材質(zhì)的收縮比不一樣，所以易出現(xiàn)裂紋，而本發(fā)明則解決了該問題。 本發(fā)明的有益效果是 —
它是異種金屬熔鑄焊，這是區(qū)別于目前現(xiàn)有技術(shù)的不同點。此技術(shù)領(lǐng)域?qū)拸V，如黑色 金屬對整個銅基合金系列、鋅基合金、鋁基合金，同時有色金屬之間也可進行。它是利用金 屬在高溫下的共熔性、互熔性、侵潤性達到冶金原子結(jié)合，是介于傳統(tǒng)電焊和釬焊之間的一 種新工藝。特點是達到現(xiàn)行焊標準的一種技術(shù)，是對現(xiàn)行焊接的一種補充和完善。效果是: 與傳統(tǒng)焊接相比，無需焊接設(shè)備、焊料，省電，不存在焊接材質(zhì)偏析、氫脆、相變。傳統(tǒng)焊 接往往造成焊區(qū)晶粒大，缺陷多，如夾渣、吸氣、裂紋、未焊透。通過人為設(shè)計坡口形式， 其焊縫強度高于母材有色金屬強度。它的效果明顯的節(jié)能環(huán)保，減掉產(chǎn)品加工工序，降低成 本，減少有害氣體排放，是在同一單位時間內(nèi)完成多道工序的整合，提倡"最簡單的就是最 好的"工藝理念。通過測試比較發(fā)現(xiàn)同種部件，如普碳鋼管和純銅焊接用熔鑄焊的在同等 高溫800-600'C下，用水急冷三次發(fā)現(xiàn)，焊接無明顯破壞，而采用其它方法焊的已焊縫開裂。
它的另一效果是可改變兩種金屬的焊縫形式，就是常說的坡口形式，如"凹"型、"S" 型、直線"曲面"型，其目的就是增大熔焊面積，而傳統(tǒng)焊口無非"直線"加"斜面"單一， 所以焊縫應力大。
該技術(shù)的研發(fā)與應用，適用于批量生產(chǎn)，和目前焊接達不到產(chǎn)品技術(shù)要求的，其優(yōu)勢是 節(jié)省資源，減少污染，降低成本，如銅系列合金，目前哪種焊接工藝，性能都受影響，如成 分燒損，材質(zhì)偏析、氫脆、相變，再如在冶金、電力、軍事方面，銅鋼焊接應用廣泛，現(xiàn)在 還是用傳統(tǒng)工藝焊接，實行加熱焊，耗電、耗材、費力，材質(zhì)性能受影響，效率低。目前， 煉鋼行業(yè)中銅鋼焊接的部件很多在使用過程中都因焊縫使用壽命問題報廢，傳統(tǒng)焊接往往造 成焊晶粒大，存在焊接缺陷，據(jù)說現(xiàn)在部隊的重火炮穿甲彈頭上的銅皮是用堆焊完成的，還 列為"863"計劃，如用金屬熔鑄焊工藝，則省時、省力、降耗。金屬熔鑄焊技術(shù)對復合材料 的發(fā)展必將助一臂之力。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明。
實施例1:
以煉鋼用氧槍噴頭銅、鋼熔鑄焊方法為例。
1) 首先將焊接的鋼管預先加工成所需形狀；在對鋼材進行加工時，其焊接面應加工異形 面，以增大熔焊面積，消除應力。異形面為凹形面或S形面或波浪形或鋸齒形或階梯形。
2) 對加工后鋼管清污、除油，達到金屬原光澤，無氧化物；
3) 將清潔后的鋼管進行預熱；預熱同時涂刷焊接溶劑；預熱溫度200'C;
4) 將預熱好的鋼管放入鑄造好的型腔內(nèi)，型腔也應加熱到加工件的預熱溫度；預熱溫度 200 。C
5) 用熔煉設(shè)備將銅熔化到115(TC脫氧除氣后，澆注到型腔內(nèi)；需要時為防止?jié)沧⑷刍?的銅水氧化，可在型腔內(nèi)沖入惰性氣體進行保護；為防止模具降溫，可在澆注時對型腔同時 加溫，使其溫度保持在20(TC;
6) 澆注完畢后，為保證焊縫的穩(wěn)定性和強度應保溫緩冷，在不低于20小時的時間內(nèi)降 溫到室溫，然后開模后進入后續(xù)工序即可。
此發(fā)明工藝是異種金屬熔鑄焊，在降溫冷卻過程中采取保溫至自然溫度后開模，這樣就 解決了兩種金屬的收縮比同時減緩了內(nèi)應力的消除，所以焊縫熔合區(qū)不開裂。此熔鑄焊技術(shù)
4解決了電焊所存在的夾渣、氣孔、吸氫未焊透現(xiàn)象。
在整個熔鑄澆注過程中同時完成銅噴頭的一次成型。實際上是在加工氧槍噴頭過程中， 去掉了銅、鋼焊接工序，簡化工藝，即一步成形。
此技術(shù)是利用了銅在高溫熔融狀態(tài)下對金屬尤其是對鋼的侵潤和共熔原理達到冶金原子 結(jié)合，解決了異種金屬傳統(tǒng)電焊方法存在的焊區(qū)相變、不穩(wěn)定現(xiàn)象。它是介于電焊和釬焊之 間的，即也不同于一種材質(zhì)的焊接方法。
實施例2:
以煉鋼用氧槍噴頭銅、鋼熔鑄悍方法為例。
1) 首先將焊接的鋼管預先加工成所需形狀；在對鋼材進行加工時'，其焊接面應加工異形 面，以增大熔焊面積，消除應力。異形面為凹形面或S形面或波浪形或鋸齒形或階梯形。
2) 對加工后鋼管清污、除油，達到金屬原光澤，無氧化物；
3) 將清潔后的鋼管進行預熱；預熱同時涂刷焊接溶劑；預熱溫度30(TC;
4) 將預熱好的鋼管放入鑄造好的型腔內(nèi)，型腔也應加熱到加工件的預熱溫度；預熱溫度 300 。C
5) 用熔煉設(shè)備將銅熔化到1200'C脫氧除氣后，澆注到型腔內(nèi)；需要時為防止?jié)沧⑷刍?的銅水氧化，可在型腔內(nèi)沖入惰性氣體進行保護；為防止模具降溫，可在澆注時對型腔同時 加溫，使其溫度保持在300'C;
6) 澆注完畢后，為保證焊縫的穩(wěn)定性和強度應保溫緩冷，在不低于24小時的時間內(nèi)降 溫到室溫，然后開模后進入后續(xù)工序即可。
實施例3:
以煉鋼用氧槍噴頭銅、鋼熔鑄焊方法為例。
1) 首先將焊接的鋼管預先加工成所需形狀；在對鋼材進行加工時，其焊接面應加工異形 面，以增大熔焊面積，消除應力。異形面為凹形面或S形面或波浪形或鋸齒形或階梯形；
2) 對加工后鋼管清污、除油，達到金屬原光澤，無氧化物；
3) 將清潔后的鋼管進行預熱；預熱同時涂刷焊接溶劑；預熱溫度400'C;
4) 將預熱好的鋼管放入鑄造好的型腔內(nèi)，型腔也應加熱到加工件的預熱溫度；預熱溫度 400 。C
5) 用熔煉設(shè)備將銅熔化到122(TC脫氧除氣后，澆注到型腔內(nèi)；需要時為防止?jié)沧⑷刍?的銅水氧化，可在型腔內(nèi)沖入惰性氣體進行保護；為防止模具降溫，可在澆注時對型腔同時 加溫，使其溫度保持在40(TC;
6) 澆注完畢后，為保證焊縫的穩(wěn)定性和強度應保溫緩冷，在不低于30小時的時間內(nèi)降 溫到室溫，然后開模后進入后續(xù)工序即可。
實施例4:
以煉鋼用氧槍噴頭銅、鋼熔鑄焊方法為例。
1) 首先將焊接的鋼管預先加工成所需形狀；在對鋼材進行加工時，其焊接面應加工異形 面，以增大熔焊面積，消除應力。異形面為凹形面或S形面或波浪形或鋸齒形或階梯形；
2) 對加工后鋼管清污、除油，達到金屬原光澤，無氧化物；
3) 將清潔后的鋼管進行預熱；預熱同時涂刷焊接溶劑；預熱溫度500'C;
4) 將預熱好的鋼管放入鑄造好的型腔內(nèi)，型腔也應加熱到加工件的預熱溫度；預熱溫度 500 。C
5) 用熔煉設(shè)備將銅熔化到123(TC脫氧除氣后，澆注到型腔內(nèi)；需要時為防止?jié)沧⑷刍?的銅水氧化，可在型腔內(nèi)沖入惰性氣體進行保護；為防止模具降溫，可在澆注時對型腔同時 加溫，使其溫度保持在50(TC;
6) 澆注完畢后，為保證焊縫的穩(wěn)定性和強度應保溫緩冷，在不低于30小時的時間內(nèi)降 溫到室溫，然后開模后進入后續(xù)工序即可。
權(quán)利要求
1.一種銅鋼熔鑄焊工藝，其特征是，它的步驟為1)首先將焊接的鋼材預先加工成所需形狀；2)對加工后鋼材清污、除油，達到金屬原光澤，無氧化物；3)將清潔后的加工件進行預熱；預熱同時涂刷焊接溶劑；4)將預熱好的加工件放入鑄造好的型腔內(nèi)，型腔也應加熱到加工件的預熱溫度；5)用熔煉設(shè)備將銅熔化到1150-1230℃脫氧除氣后，澆注到型腔內(nèi)；6)澆注完畢后，為保證焊縫的穩(wěn)定性和強度應保溫緩冷，在不低于20小時的時間內(nèi)降溫到室溫，然后開模后進入后續(xù)工序即可。
2. 如權(quán)利要求1所述的銅鋼熔鑄焊工藝，其特征是，所述步驟3)和步驟4)中的預熱溫 度200-5CKTC。
3. 如權(quán)利要求1所述的銅鋼熔鑄焊工藝，其特征是，所述步驟5)澆注熔化的銅水時為 防止氧化，在型腔內(nèi)沖入惰性氣體進行保護。
4. 如權(quán)利要求1所述的銅鋼熔鑄焊工藝，其特征是，所述步驟5)在澆注熔化的銅水時同 時對型腔同時加熱，加熱溫度在200-500'C。
5. 如權(quán)利要求1所述的銅鋼熔鑄焊工藝，其特征是，所述步驟1)中，在對鋼材進行加 工時，其焊接面應加工異形面，以增大熔焊面積，消除應力。
6. 如權(quán)利要求5所述的銅鋼烙鑄焊工藝，其特征是，所述異形面為凹形面或S形面或波 浪形或鋸齒形或階梯形。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種銅鋼熔鑄焊工藝。它解決了目前銅鋼件焊接質(zhì)量不高，影響產(chǎn)品質(zhì)量等問題，具有方法簡單，焊接質(zhì)量好，可有效提高產(chǎn)品安全性等優(yōu)點。其方法為1)首先將焊接的鋼材預先加工成所需形狀；2)對加工后鋼材清污、除油，達到金屬原光澤，無氧化物；3)將清潔后的加工件進行預熱；預熱同時涂刷焊接溶劑；4)將預熱好的加工件放入鑄造好的型腔內(nèi)，型腔也應加熱到加工件的預熱溫度；5)用熔煉設(shè)備將銅熔化到1150-1230℃脫氧除氣后，澆注到型腔內(nèi)；6)澆注完畢后，為保證焊縫的穩(wěn)定性和強度應保溫緩冷，在不低于20小時的時間內(nèi)降溫到室溫，然后開模后進入后續(xù)工序即可。
文檔編號B22D19/16GK101491828SQ20091001439
公開日2009年7月29日 申請日期2009年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月26日
發(fā)明者劉帛華, 劉旭剛 申請人:劉旭剛