在航天飛行器的冷熱交換器中, 散熱器一般使用鋁合金制造, 而輸送冷卻液體的管路, 從抗蝕性和強(qiáng)度上考慮都是用不銹鋼材料制成的, 整個(gè)系統(tǒng)要求把鋁和不銹鋼連接起來(lái), 其方法就是選用鋁-不銹鋼過(guò)渡接頭連接。國(guó)內(nèi)采用擴(kuò)散焊方法獲得了合格的此類異種材料的焊接接頭, 但由于擴(kuò)散焊的工藝過(guò)程復(fù)雜, 生產(chǎn)率很低, 且接頭質(zhì)量不穩(wěn)定, 合格率較低, 因而無(wú)法滿足生產(chǎn)需要。
目前, 國(guó)外一般采用連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊、爆炸焊等方法來(lái)實(shí)現(xiàn)鋁-不銹鋼的連接。我們正航儀器設(shè)備有限公司在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上, 采用慣性摩擦焊焊接技術(shù)焊接出的純鋁-不銹鋼異種材料接頭, 經(jīng)檢驗(yàn)其力學(xué)性能和接頭質(zhì)量均符合零件的設(shè)計(jì)要求。
一、試驗(yàn)材料和設(shè)備
試驗(yàn)所用的不銹鋼為0Cr18Ni9Ti, 純鋁為L(zhǎng)4, 其化學(xué)成分如表1, 2 所示。


二、試驗(yàn)過(guò)程
本試驗(yàn)所連接的試件為Á 74mm, 厚度為4mm 的管件, 由于兩種金屬熱膨脹系數(shù)相差較大, 又工作在冷熱沖擊溫度較低的環(huán)境下, 鋁的膨脹系數(shù)大, 不銹鋼的膨脹系數(shù)小, 在低溫使用時(shí),為保證接頭牢固, 選用鋁包不銹鋼的接頭形式。常規(guī)摩擦焊接頭的錐角為60b~ 90b, 該試驗(yàn)由于使用的管壁薄, 為了防止一件從另一件中擠出, 因此接頭選用斜接, 錐角為90b, 如圖1 所示。

 
試件加工好后, 在慣性摩擦焊焊機(jī)上進(jìn)行了焊接試驗(yàn)。從焊接過(guò)程可以觀察到, 鋁金屬的飛邊特別大, 這說(shuō)明兩種材料物理性能相差較大, 因而焊接難度大。純鋁較軟, 熔點(diǎn)較低, 所以純鋁在焊接過(guò)程中熱塑性狀態(tài)的金屬被擠出, 而不銹鋼未出現(xiàn)焊接飛邊。（正航儀器專業(yè)試驗(yàn)，非專業(yè)人士請(qǐng)勿模仿）http://www.klzbndv.cn