【航天工业行业标准(QJ)】 铜及铜合金与钢真空扩散焊接技术要求

中华人民共和国航天行业标准
FL 6200
QJ3251—2005
铜及铜合金与钢真空扩散焊接技术要求，Technical requirments for vacuum diffusion welding ofcopperandcopperalloywithsteel2005—12-12发布
国防科学技术工业委员会发布
2006-05-01实施
本标准由中国航天科技集团公司提出。本标准由中国航天标准化研究所归口。前言
本标准起草单位：中国航天科技集团公司六院七一零三厂。本标准主要起草人：张和平、谢红、王欣、徐平。QJ3251—2005
1范围
铜及铜合金与钢真空扩散焊接技术要求QJ3251-2005
本标准规定了航天产品铜及铜合金与钢真空扩散焊接（以下简称扩散焊）的一般要求、焊前准备、装配与焊接工艺要求、接头质量要求、缺陷的修整及焊接质量检验。本标准适用于航天产品铜及铜合金与钢扩散焊接头的设计、制造、检验。2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包含勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB/T3375焊接术语
GB/T11363—1989钎焊接头强度试验方法GJB481焊接质量控制要求
GJB2367-1995渗透检验方法
QJ2344A一1997航天工业焊工的资格鉴定与认证QJ2862一1996压力容器焊缝氨质谱吸枪罩盒检漏试验方法3术语和定义
GB/T3375确立的以及下列术语和定义适用于本标准。3.1
未焊合lackoffusion
基体金属之间产生未结合的缺陷。3.2
孔洞hole
存在于界面或扩散区的空穴。分为界面孔洞和扩散孔洞两种。4一般要求
4.1接头等级
4.1.1焊件接头的等级应由设计部门根据焊件的结构特点、工作条件、受力情况、重要程度及工艺上的可行性，按GJB481的规定划分为I、II、I级。4.1.2焊件接头等级应在设计文件中注明。4.2人员要求
参加扩散焊的相关人员应符合GJB481的有关规定。操作人员应持有经专业机构颁发的岗位合格证并应符合QJ2344A一1997的有关规定。4.3设备要求Www.bzxZ.net
QJ3251—2005
4.3.1扩散焊设备应具有稳定的加热、持续、均匀的增压及真空要求的性能，影响焊接质量的工艺参数应能精确调控。
4.3.2真空室的压力应不大于1×10Pa。4.3.3用于测量真空压力、增压压力、温度、电流、电压等仪器仪表应经检定合格并在工作有效期内。4.4焊接环境要求
4.4.1焊接场所应无腐蚀性气体介质。4.4.2气体增压设备的焊接场所应设置安全通道并保持畅通。5焊前准备
5.1待焊零件要求
5.1.1待焊零件表面应采用半精车削或精车削等机械加工方法成形，不宜采用磨削方法。加工表面的粗糙度Ra值不大于1.6μum。
5.1.2待焊零件表面不应有影响接触面积的机械损伤，损伤程度应符合工艺文件的规定，5.1.3在不施加或稍微施加外力（人力）的情况下，待焊零件表面装配后的贴合面积应大于90%，若小于90%时，在设计文件许可范围内，可采用机械加工或修锉的方法修整。5.1.4可采用溶剂清洗法清除表面污物。5.1.5可采用超声波、酸碱化学处理方法去除氧化膜。5.2中间层要求
5.2.1铜及铜合金与钢待扩散焊界面之间宜加中间层。中间层可以是镀覆层或预置的箔状金属材料，中间层材料的种类及厚度应在工艺文件或设计文件中规定。5.2.2中间层材料应具有以下性能：a)
容易塑性变形；
含有加速扩散的元素；
其物理化学性能与被焊材料差异较被焊材料之间的差异小，既能与被焊材料发生共晶反应，又能在一定的时间内扩散到被焊材料中去；d）
不与母材产生不良的冶金反应；e)
不会在接头上引起电化学腐蚀。5.2.3中间层的厚度一般为几个微米到几十个微米，具体数值应由工艺试验确定。5.2.4箔状中间层应根据所选材料的性能、化学活泼程度规定保管条件，具体要求应在工艺文件中规定。5.2.5箔状中间层预置前，应完全去除其表面的油污、氧化膜等杂物。5.2.6采用镀覆方法加中间层时，待焊接表面的处理应满足镀覆工艺的要求，并应在工艺文件中规定。镀覆层应满足以下要求：
a）镀覆层应均匀、连续、完整；b）允许存在的缺陷有：
1）轻微的水迹：
2）因基体金属镀前表面状态的不同，在同一零件上镀层有轻微不均匀的颜色和光泽；3）形状复杂的零件，在棱、边、角处有轻微的粗糙现象，但不应影响装配质量和焊件接头质量：c）不应存在的缺陷有：
1）扩散焊区域内局部无镀覆层：2
2）镀覆层上有结瘤、起泡、脱落、粗糙、烧焦、划伤等影响焊接质量的缺陷；3）未洗净的盐迹和手印。
5.3预置了中间层零件的要求
5.3.1严禁与腐蚀性介质接触。
5.3.2防止待焊表面再度被脏物污染。5.3.3中间层不应有破损。当因保管等原因影响焊件接头质量时，允许重新预置。5.3.4其在空气中允许的裸露时间、保管条件应在工艺文件中规定。5.3.5存放环境相对湿度应不大于75%。6装配与焊接工艺要求
6.1装配及检测
QJ3251—2005
6.1.1采用箔状中间层时，中间层与焊件待焊表面应贴合紧密，并应与待焊零件固定牢靠。采用镀覆中间层时，焊件待焊表面应贴合紧密。6.1.2待焊零件在炉中应安装牢固。6.1.3采用气体增压方法时，对已完成封焊装配的待焊件应进行气密性检测，封焊接头应不泄露。封焊焊缝在焊接的全过程应牢固可靠。宜采用电子束等高能束熔焊方法封焊。6.1.4采用气体增压方法时，待焊零件与设备真空系统的连接部位在扩散焊全过程应气密、可靠。6.1.5设备真空系统在待焊零件安装完成后应进行检测，其真空压力应不大于1×10Pa。6.2基本焊接工艺参数
6.2.1根据接头的结构形式、材料性能、设备等确定焊接温度、压力及时间。6.2.2焊接温度的选择，应使铜及铜合金在焊接压力下产生微观塑性变形，铜、钢原子快速相互扩散形成良好的焊接接头。焊接温度的确定如下：a）在焊接过程中不产生液相时，焊接温度通常按公式（1）确定：tw=（0.6~0.8）tm
b）在焊接过程中产生液相时，焊接温度通常按公式（2）确定：tw=（0.8~0.9）tm
式（1）、（2）中：
tw一铜及铜合金与钢的焊接温度，单位为摄氏度（℃）；tm一铜或铜合金的熔点，单位为摄氏度（℃）。6.2.3焊接压力由被焊材料确定，在该压力下，焊件不应产生无法修复或影响使用的变形、(1)
6.2.4在确定的压力和温度下，焊接时间应为能实现基体界面之间原子的充分扩散，达到待焊件牢固连接的最短时间。
6.3焊接过程要求
6.3.1焊接过程中待焊接的基体界面不应发生氧化和被污染现象。在升温过程中，允许因金属放气或某些元素挥发而导致真空压力的暂时上升，其真空压力应通过工艺试验确定，该数值应在工艺文件中规定。6.3.2焊接过程应在给定时间内一次完成，如因故中断时，应通过焊接质量评定确定焊件的处理办法。6.4焊后热处理
6.4.1焊后热处理可依据焊件结构、材料等因素确定。消除焊接应力的热处理应在工艺文件中规定。3
QJ3251—2005
6.4.2焊件热处理时，应在真空环境或在情性气体保护下进行，采用的保护气体应不与基体金属发生不良反应，具体要求在工艺文件中规定。7接头质量要求
7.1抗拉强度
焊后不进行强化处理的焊接接头，室温时接头的抗拉强度应符合以下规定：a）：I级接头应不低于铜及铜合金基体强度（软态）的90%；b）II级接头不低于铜及铜合金基体强度（软态）的80%；c）II级接头强度应根据使用情况在设计文件中规定。7.2外部质量
7.2.1焊件外表面不应有较严重的氧化。氧化许可程度在工艺文件中规定。焊件不应有较大的压痕等损伤。压痕应在设计文件或工艺文件中规定其允许的损伤程度。7.2.2
7.2.3焊件焊后的表面不应有裂纹。7.3内部质量
7.3.1概述
扩散焊接头内部缺陷种类有未焊合（见图1）、孔洞（见图2）及裂纹。1一局部未焊合
图1未焊合
1一界面孔洞：2一扩散孔洞
图2孔洞
7.3.2未焊合
7.3.2.1未焊合程度由焊合率判定。焊合率应满足表1的要求。4
焊合率
≥95%
表1焊合率
≥90%
QJ3251—2005
设计规定
7.3.2.2焊合率按焊件实际的焊合面积与待扩散焊的基本尺寸面积之比的百分数计算。7.3.3孔洞
孔洞的数量及尺寸许可值由设计文件或工艺文件确定。7.3.4裂纹
接头应无裂纹缺陷。
8缺陷的修整
8.1未焊合
焊合率低于规定的要求时，可重复一次扩散焊工艺过程进行返修。8.2裂纹
8.2.1在焊件表面并未延伸至焊件接头的裂纹，可采用机械方法剔除，并采用手工氩弧焊等方法修补。8.2.2修补时，应采取限温、情性气体（如氩气、氨气）保护等工艺措施保护扩散焊接头。8.2.3返修次数应不超过两次。
9焊接质量检验
9.1检验要求
9.1.1焊接接头质量检验应在扩散焊及缺陷的修整后按本标准、设计文件及工艺文件的规定进行。9.1.2修整后仍按原检查项目进行检验，如需增加检验项目，应在设计文件或工艺文件中规定。9.1.3检验项目包括抗拉强度、外部质量、内部质量、工艺稳定性评定。9.2检验项目
9.2.1抗拉强度
9.2.1.1抗拉强度检测按设计文件或工艺文件规定进行。9.2.1.2采用与焊件同材料组合、按同一焊接工艺或随焊件同炉焊接的试样进行抗拉强度试验检测。试样的制作可参照GB/T11363一1989的有关规定。9.2.1.3试验方法按GB/T11363一1989的规定进行。9.2.1.4试样的数量符合设计文件、工艺文件的规定。9.2.2外部质量
9.2.2.1焊件焊后均应采用目视或5～10倍放大镜，100%地进行外观质量检查。也可以采用荧光渗透法检查表面缺陷。
9.2.2.2荧光渗透检查方法按GJB2367-1995的相关规定进行。9.2.3内部质量
9.2.3.1概述
焊件焊后应按本标准、设计文件及工艺文件规定的要求检查内部质量。一般应采用无损检测手段进行检查。当受结构限制不能进行无损检测时，可根据设计、工艺要求采用抽样进行焊缝的金相检查、样件强5
QJ3251—2005
度爆破试验检查。对于内部缺陷不符合规定时，焊件应视使用情况由设计处理。9.2.3.2无损检测
采用超声波等无损检测手段检查接头的未焊合、裂纹和孔洞缺陷。9.2.3.2.1天
9.2.3.2.2应对焊件逐件检查。
9.2.3.3气密性检查
9.2.3.3.1
应对焊件逐件检查。
采用氨质谱、煤油试验及气密性试验等方法对穿透性未焊合及裂纹缺陷进行检查。9.2.3.3.2
采用氨质谱方法时，可参照QJ2862一1996的相关规定进行。9.2.3.3.3
9.2.3.4金相检查和强度爆破试验检查9.2.3.4.1采用金相检查手段抽样检查接头的未焊合、裂纹和孔洞缺陷时，应同时采用样件进行强度爆破试验。强度爆破试验的介质为水。9.2.3.4.2可采用逐炉抽样检查，也可定期抽样检查。其要求应在设计文件或工艺文件中规定。9.2.3.4.3样件用同焊件材料组合、同接头结构的试样（推荐用缩尺件），按焊件焊接工艺规范单独焊接或随焊件同炉焊接。金相检查用样件也可从焊件工艺余量部分截取。样件数量及爆破数值应在设计文件或工艺文件中规定。
9.2.4焊接工艺稳定性评定
9.2.4.1焊接工艺稳定性评定可按焊件投产批次或定期抽样进行。其要求应在工艺文件中规定。9.2.4.2评定方法按如下：
a）采用对样件进行爆破试验时，爆破试验的样件数量及爆破数值由工艺文件规定b）样件可用焊件，也可单独制作。制作样件时，若焊件焊后能形成腔体，采用同焊件材料组合、同接头结构的缩尺件，按焊件焊接工艺或随焊件同炉焊接后进行液压爆破试验：无法形成腔体时，可设计具有腔体的缩尺件进行液压爆破试验。c）当样件爆破试验结果超出工艺规定时（排除设备故障等硬件因素），应定为焊接工艺不稳定。9.2.4.3当焊件接头内、外部缺陷的数量或尺寸有增大的趋势时（排除设备故障等硬件因素），应定为焊接工艺不稳定。
9.2.4.4焊接工艺不稳定时，应查明原因，排除故障，确认工艺稳定后方可进行产品的焊接。6
中华人民共和国航天行业标准
铜及铜合金与钢真空扩散焊接
技术要求
QJ3251-2005
中国航天标准化研究所出版
北京西城区月坛北小街2号
邮政编码：100830
北京航标印务中心印刷
中国航天标准化研究所发行
版权专有不得翻印
2006年5月出版
定价：11.00元
小提示：此标准内容仅展示完整标准里的部分截取内容，若需要完整标准请到上方自行免费下载完整标准文档。