本發明涉及一種擴散焊接方法，特別是一種球瓶結構的擴散焊接方法。

背景技術：

柱塞液壓泵/馬達是通過液壓油液實現能量轉化的精密元件，在能量轉化過程中，轉子旋轉一周，會產生油液壓力的變化，為了降低油液壓力變化帶來的不利影響，特設計了一種結構，該結構因其具有油液壓力變化緩沖作用，故稱其為球形緩沖瓶。球形緩沖瓶因其結構的特殊性不能通過機械加工一次成型，需要輔以焊接方法來實現該結構，目前通常是采用電子束焊接來進行焊接，但是現有的電子束焊接其焊接質量不穩定且效率低。

技術實現要素：

本發明的目的在于，提供一種球瓶結構的擴散焊接方法。它具有改善焊接質量以及提高焊接效率的特點。

本發明的技術方案：一種球瓶結構的擴散焊接方法，包括以下步驟：

a、制作部件：制作球瓶焊接部件和工裝部件；

所述步驟a中的球瓶焊接部件包括兩個半球，半球上設有焊接加載圓環凸臺；

所述步驟a中的工裝部件為套筒工裝，套筒工裝端部設有與焊接加載圓環凸臺相對應的焊接加載圓環凹槽；

b、焊前預處理：對球瓶焊接部件的焊面進行焊前處理，再對處理完成后的球瓶焊接部件與工裝部件進行裝配，形成球瓶組合件；

c、裝爐：將球瓶組合件放入真空擴散焊機的焊接爐膛內，并堆垛整齊；

d、擴散焊接；

e、降溫、取件：

f、精加工：對焊接完成后的球瓶毛坯進行外形尺寸加工，得到球瓶成品。

前述的一種球瓶結構的擴散焊接方法中，所述步驟d中的擴散焊接包括以下步驟：

(1)、將真空擴散焊機焊接爐膛內的真空度控制在1.0×10^-3～1.0×10^-4Pa的范圍內；

(2)、在35～40分鐘的時間內，將焊接爐膛內的溫度從室溫均勻上升到800～840℃；同時，在焊接爐膛內的溫度達到380～420℃后，控制焊接爐膛內的上壓板對球瓶組合件進行加載作業，壓力值保持在0.4～0.6Kgf/mm²，時間為8～12分鐘；

(3)、在溫度均勻上升到800～840℃的過程中，調整焊接壓力使其達到1.1～1.3Kgf/mm²；

(4)、在焊接爐膛內的溫度為800～840℃、焊接壓力為1.1～1.3Kgf/mm²的條件下，對球瓶組合件進行焊接，焊接時間保持在80～100分鐘。

前述的一種球瓶結構的擴散焊接方法中，所述步驟e中的降溫、取件包括以下步驟：

1)、填充高純氮氣使焊接爐膛內的溫度下降；

2)、當焊接爐膛內的溫度降到140～160℃時，卸去上壓板對球

瓶組合件的載荷，并提升上壓板；

3)、當溫度下降到50～70℃，開啟降壓閥；

4)、打開焊接爐膛的爐門，取出焊接好的球瓶毛坯。

前述的一種球瓶結構的擴散焊接方法中，所述半球的基體材料為40CrNiMoA。

前述的一種球瓶結構的擴散焊接方法中，所述套筒工裝的基體材料為BG801。

前述的一種球瓶結構的擴散焊接方法中，所述步驟b中的對球瓶焊接部件的焊面進行焊前處理包括汽油除油和酸洗除銹。

前述的一種球瓶結構的擴散焊接方法中，所述步驟b中球瓶組合件的裝配步驟為，先將一半球放入套筒工裝，再將另一半球與放置好的半球進行對接，再用另外的一套筒工裝扣在后放的半球上，即完成球瓶組合件的裝配。

前述的一種球瓶結構的擴散焊接方法中，所述步驟c中的焊接爐膛內設有多層球瓶組合件，上下相鄰的球瓶組合件之間設有石墨紙。

前述的一種球瓶結構的擴散焊接方法中，所述套筒工裝和半球之間的非焊接接觸部位也設有石墨紙。

與現有技術相比，本發明通過在球瓶焊接部件上設置焊接加載圓環凸臺，且焊接加載圓環面與焊接環面大小外形一樣且同軸，以便于球瓶焊接部件的加載和焊接，并將球瓶焊接部件與具有焊接加載圓環凹槽的套筒工裝進行裝配，這樣就方便了真空擴散焊機將力作用在焊接加載圓環凸臺上，從而實現焊接環面之間的焊接擠壓，使得兩個焊接環面能夠緊密的貼合，而且兩個待焊接的球瓶焊接部件不會發生移動，保證焊接的質量；同時，焊接組合件之間能夠上下堆垛碼放，使得焊接爐膛內一次能夠放置多個焊接組合件，從而使得真空擴散焊機能夠一次焊接多個球瓶，提高了焊接效率；另外，上下相鄰的球瓶組合件之間設置石墨紙，防止焊接咬合。本發明通過控制具體的擴散焊接的焊接參數和焊接步驟，使得最終得到的球瓶成品具有良好的焊接質量，且穩定可靠。通過將球瓶焊接部件進行焊前處理，使得球瓶焊接部件焊接面保持整潔，利于焊接材料與焊接面的材料進行融合，提高焊接質量。綜上所述，本發明具有改善焊接質量以及提高焊接效率的特點。

附圖說明

圖1是本發明的球瓶組合件焊接示意圖；

圖2是A半球的結構示意圖；

圖3是B半球的結構示意圖；

圖4是本發明球瓶成品的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明，但不作為對本發明限制的依據。

實施例1。一種球瓶結構的擴散焊接方法，構成如圖1至圖4所示，包括以下步驟：

a、制作部件：制作球瓶焊接部件和工裝部件；

b、焊前預處理：對球瓶焊接部件的焊面進行焊前處理，再對處理完成后的球瓶焊接部件與工裝部件進行裝配，形成球瓶組合件；

c、裝爐：將球瓶組合件放入真空擴散焊機的焊接爐膛內，并堆垛整齊；

d、擴散焊接：包括以下步驟：

(1)、將真空擴散焊機焊接爐膛內的真空度控制在1.0×10^-3～1.0×10^-4Pa的范圍內；

(2)、在35～40分鐘的時間內，將焊接爐膛內的溫度從室溫均勻上升到800～840℃；同時，在焊接爐膛內的溫度達到380～420℃后，控制真空擴散焊機的焊接爐膛內上壓板對球瓶組合件進行加載作業，壓力值保持在0.4～0.6Kgf/mm²，時間為8～12分鐘；

(3)、在溫度均勻上升到800～840℃的過程中，調整焊接壓力使其達到1.1～1.3Kgf/mm²；

(4)、在焊接爐膛內的溫度為800～840℃、焊接壓力為1.1～1.3Kgf/mm²的條件下，對球瓶組合件進行焊接，焊接時間保持在80～100分鐘。

e、降溫、取件：包括以下步驟：

1)、填充高純氮氣使焊接爐膛內的溫度下降；

2)、當焊接爐膛內的溫度降到140～160℃時，卸去上壓板對球瓶組合件的載荷，并提升上壓板；

3)、當溫度下降到50～70℃，開啟降壓閥；

4)、打開焊接爐膛的爐門，取出焊接好的球瓶毛坯；

f、精加工：對球瓶毛坯進行外形尺寸加工，得到球瓶成品。

所述步驟a中的球瓶焊接部件包括兩個半球，半球上設有焊接加載圓環凸臺。所述半球的基體材料為40CrNiMoA。

所述步驟a中的工裝部件為套筒工裝，套筒工裝端部設有與焊接加載圓環凸臺相對應的焊接加載圓環凹槽。所述套筒工裝的基體材料為BG801。

所述步驟b中的對球瓶焊接部件的焊面進行焊前處理包括汽油除油和酸洗除銹。所述步驟b中球瓶組合件的裝配步驟為，先將一半球放入套筒工裝，再將另一半球與放置好的半球進行對接，再用另外的一套筒工裝扣在后放的半球上，即完成球瓶組合件的裝配。所述步驟c中的焊接爐膛內設有多層球瓶組合件，上下相鄰的球瓶組合件之間設有石墨紙(除兩個半球焊接的部位，其它非焊接接觸部位用石墨紙隔開)，防止焊接咬合。所述套筒工裝和半球之間的非焊接接觸部位也設有石墨紙。

實施例2。一種球瓶結構的擴散焊接方法，構成如圖1至圖3所示，包括以下步驟：

a、制作部件：制作球瓶焊接部件和工裝部件；

b、焊前預處理：對球瓶焊接部件的焊面進行焊前處理，再對處理完成后的球瓶焊接部件與工裝部件進行裝配，形成球瓶組合件；

c、裝爐：將球瓶組合件放入真空擴散焊機的焊接爐膛內，并堆垛整齊；

d、擴散焊接：包括以下步驟：

(1)、將真空擴散焊機焊接爐膛內的真空度控制在1.0×10^-3～1.0×10^-4Pa的范圍內；

(2)、在35～40分鐘的時間內，將焊接爐膛內的溫度從室溫均勻上升到820℃；同時，在焊接爐膛內的溫度達到400℃后，控制真空擴散焊機的焊接爐膛內上壓板對球瓶組合件進行加載作業，壓力值保持在0.5Kgf/mm²，時間為10分鐘；

(3)、在溫度均勻上升到820℃的過程中，調整焊接壓力使其達到1.2Kgf/mm²；

(4)、在焊接爐膛內的溫度為820℃、焊接壓力為1.2Kgf/mm²的條件下，對球瓶組合件進行焊接，焊接時間保持在90分鐘。

e、降溫、取件：包括以下步驟：

1)、填充高純氮氣使焊接爐膛內的溫度下降；

2)、當焊接爐膛內的溫度降到150℃時，卸去上壓板對球瓶組合件的載荷，并提升上壓板；

3)、當溫度下降到60℃，開啟降壓閥；

4)、打開焊接爐膛的爐門，取出焊接好的球瓶毛坯；

f、精加工：對球瓶毛坯進行外形尺寸加工，得到球瓶成品。

所述步驟a中的球瓶焊接部件包括兩個半球，半球上設有焊接加載圓環凸臺。

所述半球的基體材料為40CrNiMoA。

所述步驟a中的工裝部件為套筒工裝，套筒工裝端部設有與焊接加載圓環凸臺相對應的焊接加載圓環凹槽。

所述套筒工裝的基體材料為BG801。

所述步驟b中的對球瓶焊接部件的焊面進行焊前處理包括汽油除油和酸洗除銹。

所述步驟b中球瓶組合件的裝配步驟為，先將一半球放入套筒工裝，再將另一半球與放置好的半球進行對接，再用另外的一套筒工裝扣在后放的半球上，即完成球瓶組合件的裝配。

所述步驟c中的焊接爐膛內設有多層球瓶組合件，上下相鄰的球瓶組合件之間設有石墨紙(除兩個半球焊接的部位，其它非焊接接觸部位用石墨紙隔開)，防止焊接咬合。所述套筒工裝和半球之間的非焊接接觸部位也設有石墨紙。非焊接接觸部位指的是套筒工裝與半球之間的接觸面。

所述的高純氮氣指的是氮氣的純度大于99.999％。

本發明的工作原理：根據圖紙規格分別制作各個部件，包括A半球和B半球(基體材料為：40CrNiMoA)，套筒工裝(基體材料為BG801)；將加工好的A、B半球的環形焊面進行焊前處理(汽油除油、酸洗除銹)，再進行裝配(即將A半球放入套筒工裝，在將B半球與A半球對接，再用另一套筒工裝扣在B半球上即成)；將裝配好的球瓶組合件放入真空擴散焊機的焊接爐膛內，將每個球瓶組合件堆垛整齊，根據球瓶尺寸大小的不同，每層擺放2～5個球瓶組合件，擺放2～3層，如圖1所示，層與層之間相鄰的球瓶組合件用石墨紙隔開；再進行擴散焊接：當設備真空度在1.0×10^-3～1.0×10^-4Pa，按照以下兩個階段進行爐膛升溫和加壓過程控制：在35～40分鐘內使得爐內溫度從室溫均勻上升到820℃，同時真空焊接設備爐內上壓板對組合件的向下壓力在溫度達到400℃后，保持0.5Kgf/mm²壓力10分鐘；在溫度均勻上升到820℃的過程中，調整焊接壓力使其達到1.2Kgf/mm²，焊接在820℃和焊接壓力1.2Kgf/mm²的條件下保持90分鐘；最好降溫、取件：填充高純氮氣使爐內溫度下降，降溫到150℃左右卸去上壓板載荷并提升上壓板，以便取出焊接好的組合件，當溫度下降到60℃左右時開啟降壓閥，打開爐門取出焊好的球瓶毛坯；按照球瓶結構對焊接好的球瓶試件進行外形尺寸加工，從而獲得需要的球瓶成品。

通過在A、B半球上設置焊接加載圓環凸臺這個焊接輔助結構，以便實現擴散焊接焊接面之間的焊接壓力條件，如圖2所示；套筒工裝結構如圖1所示，通過設置焊接加載圓環凹槽與A、B半球上的焊接加載圓環凸臺相配合，在焊接過程中就可實現對半球的整個焊接加載圓環凸臺的凸臺面傳導焊接壓力。