一、焊接性分析

  杜瓦罐核心部分是一個(gè)圓柱形的罐子，罐底是純銅板，圓柱體是06Cr18Ni11Ti 不銹鋼管（見圖5-49）。在保證罐體幾何尺寸正確同時(shí)，要求能承受12^-10Pa的超真空度，且具有較好的密封性。

  純銅與06Cr18Nil1Ti 不銹鋼管的焊接屬于異種金屬的焊接，二者的物理性能相差很大。純銅的熔點(diǎn)比06Cr18Ni11Ti不銹鋼管低400℃左圖5-49 杜瓦罐塞體示意圖右，而純銅的熱導(dǎo)率是不銹鋼的14倍，因此焊接時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的應(yīng)力。同時(shí)兩種母材熔化后焊縫金屬中含有較多碳化物和氮化物，形成低熔點(diǎn)的共晶體和脆性化合物，往往降低焊縫金屬的塑性和韌性，增大熱裂紋和滲透裂紋傾向。因此，純銅與06Cr18Ni11Ti不銹鋼管的焊接難度非常大。

二、焊接材料的選擇

 純銅與06Cr18Ni11Ti不銹鋼管的焊接若采用不銹鋼焊縫，不可避免會(huì)產(chǎn)生熱裂紋。選用鎳及鎳合金作為焊接材料，與銅和鐵都能無限互溶，能獲得良好的焊縫質(zhì)量，但因鎳及鎳合金成本高，且焊接工藝復(fù)雜，很少采用。最后選用不含脫氧劑的純銅絲，匹配CJ301銅焊粉的GTAW工藝，獲得了滿意的焊接接頭。

三、焊接工藝試驗(yàn)

 1. 焊前準(zhǔn)備 

   焊機(jī)采用日本SanRex交、直流兩用氬弧焊IA-3001TP，直流正接。

   焊接材料選擇：鎢極是直徑為2.5mm（或3.0mm）的鈰鎢極，保護(hù)氣體為99.99％（體積分?jǐn)?shù)）氬氣，填充焊絲為ф2.5mm不含脫氧劑的純銅焊絲，用無水酒精將銅焊粉CJ301調(diào)成糊狀刷在經(jīng)預(yù)熱的純銅坡口上。

   坡口加工：如圖5-50所示，車削加工純銅板單邊V形坡口45°～50°，不留鈍邊。背面Q235A鋼襯板的直徑和厚度與純銅板相同，有一條R8的內(nèi)圓倒角，如圖5-51所示。

   清理：母材坡口面及坡口兩側(cè)15～20mm處用角向（或內(nèi)圓）打磨機(jī)修磨，直至露出金屬光澤，用丙酮去除油污后，用干凈棉紗擦干。

   預(yù)熱：焊前預(yù)熱純銅板到400～500℃，并進(jìn)行干燥處理。

 2. 焊接工藝

   a. 充氬：為了保證根部熔合良好，焊縫背面成形美觀，在純銅板背面墊預(yù)熱后鋼襯板。為了避免根部氧化，管內(nèi)充氬保護(hù)。

   b. 引弧：要在石墨板上引弧，待電弧穩(wěn)定燃燒后移向焊絲純銅板側(cè)，當(dāng)形成一定大小明亮清晰的熔池后開始添絲，然后再移向不銹鋼管側(cè)，焊槍左右小幅擺動(dòng)，保持焊縫兩側(cè)熔合良好。

      確定焊接參數(shù)：直流正接，焊接參數(shù)見表5-95。

   c. 操作：采用左焊法。焊槍傾角一般為70°～85°，噴嘴距熔池10～12mm，焊絲的填入角度一般為15°～20°。在焊接坡口尚未達(dá)到熔化溫度時(shí)，焊絲處于熔池前的氬氣保護(hù)區(qū)，當(dāng)熔池加熱到一定溫度后從熔池邊緣送入焊絲，添加焊絲要配合焊槍的運(yùn)行動(dòng)作，每次添加焊絲長度為8～10mm。開始焊時(shí)速度要慢些，待母材達(dá)到一定溫度后可適當(dāng)提高焊速。

   d. 接頭：接頭處應(yīng)重疊10～15mm處引弧，剛開始焊時(shí)少（或不）加焊絲，保持焊縫接頭平滑過渡。實(shí)際操作時(shí)，盡量連續(xù)完成，減少不必要的焊接接頭。

   e. 收弧：收弧時(shí)應(yīng)填滿弧坑，且焊槍應(yīng)在原處停留數(shù)秒，便于發(fā)揮滯后停氣的保護(hù)作用。

四、焊后檢驗(yàn)

  采用GTAW焊接純銅與06Cr18Ni11Ti不銹鋼管的異種金屬，焊縫成形美觀、整齊且兩側(cè)圓滑過渡。焊后100％RT檢驗(yàn)，焊縫質(zhì)量符合JB／4730-2005《標(biāo)準(zhǔn)射線評(píng)片尺、底片評(píng)片尺、有機(jī)玻璃評(píng)片尺》中II級(jí)的規(guī)定。

  按照焊接工藝試驗(yàn)的成功經(jīng)驗(yàn)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行了焊接，除了進(jìn)行焊后檢驗(yàn)外，產(chǎn)品參照GB／T 5458-1997《液氮生物容器》標(biāo)準(zhǔn)要求，用測量精度高于0.1mm的量具檢驗(yàn)杜瓦罐產(chǎn)品頸管內(nèi)徑、塞體外徑等均滿足要求。用儀器靈敏度高于6.7×10^-10Pa·㎡/s的氦質(zhì)譜檢漏儀對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行檢漏，達(dá)到了規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，杜瓦罐靜態(tài)液氮保存期達(dá)到優(yōu)等品的要求。