【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及应用于低温环境下的层状金属复合材料加工，特别涉及一种低温过渡接头及其制备方法。
技术介绍
1、在工业生产和科学研究领域，很多设备需要在低温环境中运行。由于生产与贮存使用的低温设备一般都采用铝合金制造，但是连接设备的输出管路暴露在外，一般采用不锈钢制造，铝合金与不锈钢无法通过熔化焊的方式进行连接，因此二者需要通过过渡连接件分别进行同种材质的焊接，最终实现管路和设备的可靠连接。如低温过渡连接接头，低温过渡连接接头被用来实现异种金属之间的连接，使用低温过渡接头可以防止管道连接处液体和气体的泄漏，保证环境和生产的安全。
2、爆炸焊接是通过炸药爆炸后产生的瞬时高温高压，使金属板之间发生碰撞，在碰撞过程中产生高速的射流，清除两金属板之间表面的杂质，并在极高的压力下实现板材冶金结合的方法，特别适用于异种层状金属材料之间的面结合。铝合金直接与钢进行爆炸焊接存在一定困难，加入中间层(中间板)是有效提高铝-钢复合板性能的方法。
3、现有技术一般就是通过爆炸焊在铝合金与不锈钢层之间加入中间层，使得过渡接头满足不锈钢界面与铝合金界面的连接。因受制于爆炸焊接工艺对复层材料厚度上存在技术瓶颈要求，通常一次爆炸焊接复层金属厚度不宜超过12mm，对于超过厚度的部分通过多层多次爆炸焊复合，故采用爆炸焊接方法来制备低温过渡接头，必将导致整个制备过程技术难度高、工序复杂、加工周期长且成本高，因此迫切需要进行优化和改进。
技术实现思路
1、专利技术的目的在于提供一种低温过渡接头及其制
2、本专利技术是这样实现的，一种低温过渡接头的制备方法，所述方法包括以下步骤：
3、步骤一、以第一板材作为基材，依次爆炸焊接过渡板和第二板材，得到第一板/过渡板/第二板的复合板；
4、步骤二、对所述复合板第二板材侧通过摩擦焊接第三板材，得到满足产品长度要求的低温过渡接头；
5、所述第三板材的材质与第二板材的材质一致，所述第二板材的厚度不超过12mm，所述第三板材厚度大于第二板材。
6、在低温环境中，设备与管路采用的材质不同，无法通过熔化焊的方式实现连接，因此需要通过过渡接头分别进行同种材质的焊接，最终实现管路与设备的可靠连接，从而使得本专利技术中的低温过渡接头能连接两种不同材质的设备和管路。
7、具体的，第一板材和第三板材之间设过渡板材和第二板材，其中过渡板的设置是因为第一板材与第二板材的材质不一致，直接通过爆炸焊接的方式存在一定的技术困难，因此需要借助过渡板材实现第一板材和第二板材的焊接，具体采用爆炸焊的方式，能保证焊接的密封性能；同时由于目前低温行业需求长度通常≥80mm，且要求第一板材的长度基本等于第二板材与第三板材长度之和(单侧40mm以上)，以便于后续工业焊接，因此对于低温过渡接头有长度要求的情况下，整个低温过渡接头如果都采用爆炸焊的话，爆炸焊由于有焊接厚度的技术瓶颈，对于焊接层的厚度不能超过12mm，因此需要多层多次爆炸焊接复合，才能使得低温焊接接头达到要求的长度，在这个过程中，技术难度高、工作复杂、加工周期长等问题的存在，并不适用工业化生产；而本专利技术通过在第三板材与过渡板材之间设有与第三板材的材质相同的第二板材，第二板材的厚度控制在爆炸焊接的厚度范围内，保证第一板/过渡板/第二板的复合板的焊接性能，然后再通过摩擦焊接的方式将第二板材与第三板材进行焊接接长，第三板材的长度就不受爆炸焊厚度瓶颈的要求，使得低温过渡接头达到产品要求的长度，在这个过程中，大大的节约加工周期、降低工作的复杂程度以及技术的难度，便于工业化的生产。
8、本专利技术的进一步技术方案是：所述步骤一中，所述第一板材为不锈钢板，所述第二板材为铝合金板，所述过渡板为钛板和纯铝板，所述钛板置于纯铝板与第一板材之间。
9、本专利技术通过爆炸焊将不锈钢板与过渡板焊接后，再通过摩擦焊与第三板材进行焊接接长，使得低温过渡接头达到产品要求的长度，在这个过程中，大大的节约加工周期、降低工作的复杂程度以及技术的难度，便于工业化的生产。其中过渡板的作用是为了不锈钢板与铝合金板的连接性能佳，过渡板采用钛板一面与不锈钢爆炸焊另一面与纯铝爆炸焊，再将纯铝与铝合金爆炸焊，从而实现不锈钢板与铝合金板的密封连接，保证产品的使用性能。相比现有技术中过渡板为多层的情况，钛板和纯铝板作为过渡板，能在满足本专利技术要求的基础上，减少成本。
10、本专利技术的进一步技术方案是：不锈钢板作为基材的厚度为20-50mm，所述钛板厚度为2±0.5mm，所述纯铝板为2±0.5mm，所述铝合金板厚度为6-10mm。
11、由于爆炸焊的焊接厚度瓶颈，钛板、纯铝板和铝合金板的厚度都有一定的要求，才能保证爆炸焊的焊接质量。
12、本专利技术的进一步技术方案是：所述步骤二中，复合板与第三板材分别进行预处理，复合板与第三板材分别作为旋转夹持端和轴向移动端，轴向移动端向旋转夹持端移动，第三板材与复合板中第二板材侧进行表面摩擦，逐步增大轴向顶锻力，接触摩擦一定时间后停止旋转，同时继续增大轴向压力，保压一段时间，得满足产品长度要求的低温过渡接头。
13、将复合板和第三板材分别作为旋转夹持端和轴向移动端，对第三板材与复合板中铝合金板一端进行摩擦焊接，先逐步增大轴向顶锻力可以有效地提高焊接接头的质量和强度，顶锻力是施加在工件上的垂直压力，通过增加顶锻力，可以增加工件之间的接触面积，提高焊接接头的质量。此外，顶锻力还可以帮助排除焊接接头中的气体和杂质，提高焊接接头的密实性；暂停旋转保压焊接可以使焊接接头在高温状态下保持一段时间，有利于焊接接头的热传导和热扩散，在摩擦焊过程中，旋转是产生摩擦热的主要方式，通过暂停旋转保压焊接，可以使焊接接头在高温状态下保持一段时间，使热量均匀传递到焊接接头的各个部分，从而提高焊接接头的质量和强度。综上所述，通过先增大顶锻力焊接一段时间后，再暂停旋转保压焊接，可以提高摩擦焊接接头的质量和强度。
14、本专利技术的进一步技术方案是：所述步骤二中，轴向顶锻力为2-2.5mpa，接触摩擦时间4-9s，轴向压力为3-4mpa保压3-8s。
15、在该参数下，轴向顶锻力使得工件之间接触面积增加，同时排除焊接接头中的气体和杂质，使得低温过渡接头综合力学性能好、耐用性高且焊接后气密性优良，氦检漏测试小于1.0*10-9pa.m3/s，各项性能指标均满足恶劣的低温工况环境使用要求，尤其适用于低温容器行业，液氮液氧等极端低温条件下使用。
16、本专利技术的进一步技术方案是：所述步骤二中旋转夹持端的旋转速度为1000-1600r/min。
17、旋转速度低于1000r/min或者高于1600r/min，均会造成焊接不到位引起的密封性问题和焊接质量问题。在本专利技术中记载的1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种低温过渡接头的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种低温过渡接头的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，所述第一板材为不锈钢板，所述第二板材为铝合金板，所述过渡板为钛板和纯铝板，所述钛板置于纯铝板与第一板材之间。
3.根据权利要求2所述的一种低温过渡接头的制备方法，其特征在于，第一板材作为基材的厚度为20-50mm，所述钛板厚度为2±0.5mm，所述纯铝板为2±0.5mm，所述铝合金板厚度为6-10mm。
4.根据权利要求1所述的一种低温过渡接头的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，复合板与第三板材分别进行预处理，复合板与第三板材分别作为旋转夹持端和轴向移动端，轴向移动端向旋转夹持端移动，第三板材与复合板中第二板材侧进行表面摩擦，逐步增大轴向顶锻力，接触摩擦一定时间后停止旋转，同时继续增大轴向压力，保压一段时间，得满足产品长度要求的低温过渡接头。
5.根据权利要求4所述的一种低温过渡接头的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，轴向顶锻力为2-2.5MPa，接触摩擦时间4-9s，轴向压力为3-4
6.根据权利要求4所述的一种低温过渡接头的制备方法，其特征在于，所述步骤二中旋转夹持端的旋转速度为1000-1600r/min。
7.根据权利要求1所述的一种低温过渡接头的制备方法，其特征在于，所述步骤二中摩擦焊接过程中，控制热量输入量，使得已爆炸复合界面最高温度不超过300℃。
8.根据权利要求1所述的一种低温过渡接头的制备方法，其特征在于，所述步骤一中的爆炸焊的步骤包括：
9.一种低温过渡接头，其特征在于，采用权利要求1-8中任意一项所述的一种低温过渡接头的制备方法制备，所述低温过渡接头包括依次连接的第一板材层、过渡板层、第二板材层以及第三板材层，所述第三板材的材质与第二板材的材质一致，所述第二板材的厚度不超过12mm，所述第三板材厚度大于第二板材。
...【技术特征摘要】
1.一种低温过渡接头的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种低温过渡接头的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，所述第一板材为不锈钢板，所述第二板材为铝合金板，所述过渡板为钛板和纯铝板，所述钛板置于纯铝板与第一板材之间。
3.根据权利要求2所述的一种低温过渡接头的制备方法，其特征在于，第一板材作为基材的厚度为20-50mm，所述钛板厚度为2±0.5mm，所述纯铝板为2±0.5mm，所述铝合金板厚度为6-10mm。
4.根据权利要求1所述的一种低温过渡接头的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，复合板与第三板材分别进行预处理，复合板与第三板材分别作为旋转夹持端和轴向移动端，轴向移动端向旋转夹持端移动，第三板材与复合板中第二板材侧进行表面摩擦，逐步增大轴向顶锻力，接触摩擦一定时间后停止旋转，同时继续增大轴向压力，保压一段时间，得满足产品长度要求的低温过渡接头。
5.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾智恒，许理，赵芳，吴红艳，陈刚齐，邓辉，赵绮雯，
申请(专利权)人：湖南方恒新材料技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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