一、焊接性分析

  杜瓦罐核心部分是一個圓柱形的罐子，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，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，而純銅的熱導率是不銹鋼的14倍，因此焊接時會產生很大的應力。同時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，不可避免會產生熱裂紋。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量，但因鎳及鎳合金成本高，且焊接工藝復雜，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

 1. 焊前準備 

   焊機采用日本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，保護氣體為99.99％（體積分數）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調成糊狀刷在經預熱的純銅坡口上。

   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的內圓倒角，如圖5-51所示。

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

   預熱：焊前預熱純銅板到400～500℃，并進行干燥處理。

 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，在純銅板背面墊預熱后鋼襯板。為了避免根部氧化，管內充氬保護。

   b. 引弧：要在石墨板上引弧，待電弧穩定燃燒后移向焊絲純銅板側，當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，焊槍左右小幅擺動，保持焊縫兩側熔合良好。

      確定焊接參數：直流正接，焊接參數見表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°。在焊接坡口尚未達到熔化溫度時，焊絲處于熔池前的氬氣保護區，當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行動作，每次添加焊絲長度為8～10mm。開始焊時速度要慢些，待母材達到一定溫度后可適當提高焊速。

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

   e. 收弧：收弧時應填滿弧坑，且焊槍應在原處停留數秒，便于發揮滯后停氣的保護作用。

四、焊后檢驗

  采用GTAW焊接純銅與06Cr18Ni11Ti不銹鋼管的異種金屬，焊縫成形美觀、整齊且兩側圓滑過渡。焊后100％RT檢驗，焊縫質量符合JB／4730-2005《標準射線評片尺、底片評片尺、有機玻璃評片尺》中II級的規定。

  按照焊接工藝試驗的成功經驗對產品進行了焊接，除了進行焊后檢驗外，產品參照GB／T 5458-1997《液氮生物容器》標準要求，用測量精度高于0.1mm的量具檢驗杜瓦罐產品頸管內徑、塞體外徑等均滿足要求。用儀器靈敏度高于6.7×10^-10Pa·㎡/s的氦質譜檢漏儀對產品進行檢漏，達到了規定標準，杜瓦罐靜態液氮保存期達到優等品的要求。