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发布日期
2019年2月11日
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余祥龙
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021-50500557
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高真空油扩散泵是用来获得高真空或超高真空的重要设备。广泛用于真空冶金、真空热处理、真空镀膜、电子工业、航空航天、原子能等工艺领域。
  高真空油扩散泵的冷却形式分为水套冷却和盘管冷却,理论上水套冷却效果好,外形美观,但是隔水挡圈不能与水套内表面进行紧密接触,实际冷却效果不理想,在国外同类产品没有采用此冷却方式,只有国内少部分厂家采用此冷却方式。
  盘管冷却目前应用广泛,冷却水在水管中流动性好、冷却均匀。但是由于盘管与泵壁的外表面接触面小,如果两者之间不填充导热物质,其冷却效果差。
  为了提高盘管冷却效果必须在盘管和泵壁之间填充导热效果好的介质。
  泵壁外部的冷却水管为紫铜空心圆管,紫铜管的重量轻、导热性好 (导热系数为100w/m℃不锈钢为13w/m℃) 、耐腐蚀性强、易弯曲、不易裂缝、不易折断等优点,因此非常适合泵壁冷却水管使用要求。冷却水管与泵壁接触时为线接触,不能很好的将能量从一端传至另一端,为了强化传热的途径,只有增加传热面积来提高传热效率。
  我公司在2010年以前,高真空油扩散泵冷却水管和泵壁采用锡铅焊料钎焊焊接法,但是锡焊在焊接过程中需要添加酸性物质,经过一段时间泵壁出现渗酸现象,产品质量及外观大打折扣。
1、试验过程
  高真空扩散泵泵壁的材料为碳钢,泵壁上缠绕的冷却水管材料为紫铜,这两种材料在焊接中称为异种金属焊接 (钢与有色金属焊接) ,异种金属焊接比同种金属焊接困难得多。
  1.1、材料性能对比
首先对两种焊接材料特性进行了分析,从表1可以看出,铜和铁的导热系数、线膨胀系数、熔点、收缩率差异比较大,焊接时热量迅速从加热区传导出去,使母材与填充金属难以熔合;焊接时,在焊缝金属晶粒间存在低熔点共晶,在焊缝冷却凝固过程中将产生较大的焊接应力,因此在接头的脆弱部位形成热裂纹;这对铜和铁焊接质量非常不利。
1.2、焊材的选择
  由于异种金属之间金属化学成分差别很大,过渡层各部位的性能将对焊接整体性能有重要影响。所以,在选择焊接材料和确定焊接工艺时不仅考虑焊缝金属本身的成分和性能,而且还要考虑过渡层可能形成的成分和性能。
  铜和碳钢焊接采用了SG-Cu Si3焊丝,此焊丝为硅青铜焊丝,焊丝含有3%的硅及少量锰的青铜,熔点在965~1035℃,焊接工艺性能优良,焊缝机械强度高,焊接完毕后,过渡层的主要成分为Cu,导热系数高。而且SG-Cu Si3焊丝主要用于青铜、黄铜、紫铜与钢的焊接。
  1.3、焊接过程
首先,按照高真空扩散泵材质和冷却形式,制造一台样品 (见图1) 。采购直径0.8 (mm) 和1.0 (mm) 硅青酮焊丝各一公斤,焊接方式选择了TIG和MIG两种方式。
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