模擬太空環境的過程中,采用銅-不銹鋼翅片管作為導熱元件,其結構示意圖如圖5-48所示。不銹鋼管材質為06Cr18Ni11Ti,規格為ф32mm×2.5mm,翅片材料為純銅T2,厚度為2.5mm,寬度120mm,長度為1000mm左右。
1. 焊接性
由于這兩種材料的熱導率差異太大,焊接接頭冷卻過程中收縮量不等會產生較大的應力;加之這兩種材料中含有氧、硫、磷等有害元素,在焊接過程中形成低熔點共晶體和脆性化合物,易形成熱裂紋。此外,在焊接接頭冷卻過程中,在不銹鋼熱影響區一側還會產生滲透裂紋。
2. 焊接材料的選擇
經多次焊接性試驗,認為鎳焊絲ERNiCr-3較為理想。一是這種焊絲中錳等合金元素含量較多,能夠消除硫、磷帶來的有害作用,有利于減輕裂紋的形成;二是該焊絲的導熱性處在銅和不銹鋼之間,其塑性較好,對應力起到一個緩沖作用,同時它能阻止銅液滲透到不銹鋼微觀裂口處而免除滲透裂紋的形成;三是該焊絲在施焊過程中流動性好,便于操作,能形成良好焊縫成形,從而提高焊接接頭質量。
3. 控制焊接變形
由于在不銹鋼管上要焊許多純銅翅片,若不嚴格控制將不可避免地會發生焊接變形,無法滿足圖樣要求。在零件的組裝、定位時需制作一組焊接工裝,使工件被剛性固定,以達到控制變形的目的。
4. 焊接參數
采用手工鎢極氬弧焊時,用直流正接電源。填充焊絲為ERNiCr-3,直徑為2.4mm。焊接電流為130~150A,電弧電壓為13~14V,焊接速度為200mm/min。
5. 操作注意事項
銅翅片長度為1000mm左右,散熱比較快,施焊過程中電弧略偏向銅翅片。焊絲要加在靠06Cr18Nil1Ti管一側熔池,嚴禁不加焊絲將這兩種材料直接熔合,嚴格控制熔深,盡量減少06Cr18Ni11Ti熔入焊縫中。施焊過程中遇到定位焊縫時應快速通過,減少重熔量,使異質母材的熔合比越小越好,同時也能減少變形。熄弧時要填滿弧坑并從銅翅片側引出。
6. 焊后嚴格檢驗
按要求先向06Cr18Ni11Ti不銹鋼管內通入壓力1.8MPa干燥空氣進行氣密性考核。翅片管合格后與匯總管焊接復合成熱沉,然后整體置于6.67×10-5Pa的真空環境中,再向管內交替通入液氮和200℃蒸汽,使熱沉翅片管承受低、高溫度(-196℃和200℃)三次沖擊試驗,再經氦質譜檢漏,漏率達到要求后才能交付使用。