CN101537532A - 高结合强度铜包铝排的制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高结合强度铜包铝排的制造工艺，包括以下步骤：1)爆炸焊接：在基础上从下至上依次重叠放置基板、支撑环、覆板和炸药，基板和覆板中一块为铜板，则另一块为铝板，然后引爆炸药，覆板高速冲击基板，二者焊接为一体，获得铜铝复合板坯料；2)通过对铜铝复合板坯料实施后续加工工序获得铜包铝排。本发明能提高铜包铝排的界面结合强度、铜层厚度和导电性能，保证其使用的可靠性。

Description

高结合强度铜包铝排的制造工艺

技术领域

本发明涉及一种铜包铝排的制造工艺。

背景技术

铜排在电气设备中被大量采用，而我国贫铜富铝，铜包铝排减轻了电气设备对铜的依赖，充分利用丰富的铝资源，是实现“以铝代铜”的重要举措。

衡量铜包铝排性能的技术参数主要有三个：界面结合强度、铜层厚度和导电性能，其中界面结合强度是最关键的参数，直接影响其加工性能和使用可靠性，而界面结合强度与制造工艺有直接的关系。目前，制备铜包铝排的工艺有下列几种：

1、包覆焊接法

这种方法是采用平、立辊同芯压制，将铜带包覆在铝排上，然后对纵缝进行氩弧焊接，再经过拉伸、退火。

2、轧制压接法

这种方法是将经过清洗处理的铜带从上下两宽面压接铝板上，利用轧辊施加压力将铜带和铝板压接在一起，然后矫形或做进一步处理后退火。

3、静液挤压法

这种方法是将清洗后的铝棒穿入清洗后的铜管内制成复合坯料，放入静液挤压机，利用高静水压力和大加工变形率作用，实现铜铝之间的冶金结合。

4、连铸连轧直接成型法

这种方法是将铜铝固液熔合形成复合坯料，然后在无氧环境下平、立连续轧制成型后再进行退火等处理。

采用以上四种方法制备的铜包铝排，最大的缺点在于铜铝之间界面结合强度低，机械加工性能差，容易出现铜铝分层，对机械加工工艺和设备要求很高，需要专用的剪切、冲孔、折弯等设备和工装模具。另外，铜层通常很薄，导电性能差。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的上述不足，提供一种高结合强度铜包铝排的制造工艺，它能提高铜包铝排的界面结合强度、铜层厚度和导电性能，保证其使用的可靠性。

为达到上述目的，本发明的高结合强度铜包铝排的制造工艺，其特征在于包括以下步骤：1)爆炸焊接：在基础上从下至上依次重叠放置基板、支撑环、覆板和炸药，基板和覆板中一块为铜板，则另一块为铝板，然后引爆炸药，覆板高速冲击基板，二者焊接为一体，获得铜铝复合板坯料；2)通过对铜铝复合板坯料实施后续加工工序获得铜包铝排。

上述后续加工工序可以为以下步骤：将铜铝复合板卷成管状，铜层在外，焊好纵缝，然后进行压制成型、去应力退火、抛光。

上述后续加工工序可以也为以下步骤：将铜铝复合板卷成管状，铜层在外，焊好纵缝，然后浇注熔融的铝，制成铜包铝棒，再进行压制成型、去应力退火、抛光。

上述后续加工工序可以也为以下步骤：在铜铝复合板铝层的中线位置开槽，然后对折压制成型，铜层在外，焊好纵缝，然后进行去应力退火、抛光。

采用上述工艺制备的铜包铝排，铜铝之间形成大面积的原子结合，真正实现了冶金结合，界面结合强度高，产品力学性能和机械加工性能优良，不会出现铜铝分层现象，对机械加工设备和工装模具要求不高，而且可以很方便地调节铜层厚度，提高导电性能。

作为本发明的进一步改进，在完成爆炸焊接后紧接着进行二次爆炸焊接工序，该工序包括：将获得的铜铝复合板坯料作为基板放置于基础之上，其铝层朝上，在铝层上从下至上依次重叠放置支撑环、铜板和炸药，然后引爆炸药，铜板高速冲击基板，二者焊接为一体，获得铜夹铝的复合板坯料；所述后续加工工序包括以下步骤：将铜夹铝的复合板坯料中间的铝层两端去掉一部分，再将两端外侧的铜层边缘压制对接成型，焊好纵缝，然后进行去应力退火、抛光。

作为本发明的进一步改进，所述去应力退火工序的温度为350-450℃，保温时间为30-60min，可实现较好的退火效果，防止铜铝分层。

综上所述，本发明能提高铜包铝排的界面结合强度、铜层厚度和导电性能，保证其使用的可靠性。

附图说明

图1为本发明实施例中进行爆炸焊接的结构示意图。

图2为本发明实施例中获得的铜铝复合板的结构示意图。

图3为本发明实施例二中铜包铝棒的结构示意图。

图4为本发明实施例三中铜铝复合板开槽后的结构示意图。

图5为本发明实施例四中二次爆炸焊接后铜夹铝复合板的结构示意图。

图6为本发明实施例四成型过程中铜夹铝复合板的结构示意图。

图7为本发明实施例四成型后铜包铝排的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

该实施例的高结合强度铜包铝排的制造工艺，包括以下步骤：1)爆炸焊接：如图1所示，在基础1上从下至上依次重叠放置作为基板的铝板2、支撑环3、作为覆板的铜板4和炸药5，然后引爆炸药5，铜板4高速冲击铝板2，二者焊接为一体，获得铜铝复合板坯料6(如图2所示)；2)将铜铝复合板卷成管状，铜层在外，焊好纵缝，然后压制成型、进行温度为350-450℃，保温时间为30-60min的去应力退火、抛光，获得铜包铝排。

实施例二

该实施例的高结合强度铜包铝排的制造工艺，包括以下步骤：1)爆炸焊接：在基础1上从下至上依次重叠放置作为基板的铝板2、支撑环3、作为覆板的铜板4和炸药5(如图1所示)，然后引爆炸药5，铜板4高速冲击铝板2，二者焊接为一体，获得铜铝复合板坯料6(如图2所示)；2)将铜铝复合板6卷成管状，铜层4在外，焊好纵缝，然后浇注熔融的铝7，制成铜包铝棒(如图3所示)，然后压制成型、进行温度为350-450℃，保温时间为30-60min的去应力退火、抛光，获得铜包铝排。

实施例三

该实施例的高结合强度铜包铝排的制造工艺，包括以下步骤：1)爆炸焊接：在基础上从下至上依次重叠放置作为基板的铜板、支撑环、作为覆板的铝板和炸药，然后引爆炸药，铝板高速冲击铜板，二者焊接为一体，获得铜铝复合板坯料；2)在铜铝复合板6的铝层2的中线位置开槽(如图4所示)，然后对折压制成型，铜层在外，焊好纵缝，然后进行温度为350-450℃，保温时间为30-60min的去应力退火、抛光，获得铜包铝排。

实施例四

该实施例的高结合强度铜包铝排的制造工艺，包括以下步骤：1)爆炸焊接：在基础上从下至上依次重叠放置作为基板的铝板、支撑环、作为覆板的铜板和炸药，然后引爆炸药，铜板高速冲击铝板，二者焊接为一体，获得铜铝复合板坯料；2)二次爆炸焊接：将步骤1获得的铜铝复合板坯料作为基板放置于基础之上，其铝层朝上，在铝层上从下至上依次重叠放置支撑环、铜板和炸药，然后引爆炸药，铜板高速冲击基板，二者焊接为一体，获得铜夹铝的复合板坯料8(如图5所示)；3)将铜夹铝的复合板坯料8中间的铝层9两端去掉一部分(如图6所示)，再将两端外侧的铜层10边缘压制对接成型，焊好纵缝，然后进行温度为350-450℃，保温时间为30-60min的去应力退火、抛光，获得铜包铝排11(如图7所示)。

采用上述四种工艺制备的铜包铝排，由于铜铝层通过爆炸焊接为一体，二者之间形成大面积的原子结合，真正实现了冶金结合，界面结合强度高，产品力学性能和机械加工性能优良，不会出现铜铝分层现象，对机械加工设备和工装模具要求不高，而且可以很方便地调节铜层厚度，提高导电性能。

Claims (6)

1.一种高结合强度铜包铝排的制造工艺，其特征在于包括以下步骤：1)爆炸焊接：在基础上从下至上依次重叠放置基板、支撑环、覆板和炸药，基板和覆板中一块为铜板，则另一块为铝板，然后引爆炸药，覆板高速冲击基板，二者焊接为一体，获得铜铝复合板坯料；2)通过对铜铝复合板坯料实施后续加工工序获得铜包铝排。

2.如权利要求1所述的高结合强度铜包铝排的制造工艺，其特征在于所述后续加工工序包括以下步骤：将铜铝复合板卷成管状，铜层在外，焊好纵缝，然后进行压制成型、去应力退火、抛光。

3.如权利要求1所述的高结合强度铜包铝排的制造工艺，其特征在于所述后续加工工序包括以下步骤：将铜铝复合板卷成管状，铜层在外，焊好纵缝，然后浇注熔融的铝，制成铜包铝棒，再进行压制成型、去应力退火、抛光。

4.如权利要求1所述的高结合强度铜包铝排的制造工艺，其特征在于所述后续加工工序包括以下步骤：在铜铝复合板铝层的中线位置开槽，然后对折压制成型，铜层在外，焊好纵缝，然后进行去应力退火、抛光。

5.如权利要求1所述的高结合强度铜包铝排的制造工艺，其特征在于在所述步骤1和步骤2之间还设有二次爆炸焊接工序，该工序包括：将步骤1中获得的铜铝复合板坯料作为基板放置于基础之上，其铝层朝上，在铝层上从下至上依次重叠放置支撑环、铜板和炸药，然后引爆炸药，铜板高速冲击基板，二者焊接为一体，获得铜夹铝的复合板坯料；所述后续加工工序包括以下步骤：将铜夹铝的复合板坯料中间的铝层两端去掉一部分，再将两端外侧的铜层边缘压制对接成型，焊好纵缝，然后进行去应力退火、抛光。

6.如权利要求2至5任一所述的高结合强度铜包铝排的制造工艺，其特征在于所述去应力退火工序的温度为350-450℃，保温时间为30-60min。

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