CN101780602A - 铜铁中频焊接法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铜铁中频焊接法。其特征在于包括以下步骤：将铜管的连接端冲压出一个环形凸缘，在铁片上设一个与铜管相适配的连接孔，将铜管连接端伸入连接孔内，连接孔下侧设有下电极，铜管主体套设有一个上电极套筒，该上电极套筒与铜管主体相适配，并与上电极相连，上电极套筒的下端口与所述的环形凸缘相贴合；对上电极套筒施加一个压力，使得所述的环形凸缘下侧与所述的连接孔紧密贴合；对上、下电极通以中频电流，该中频电流为30000-50000A，通电时间为30-80ms，同时对上电极套筒施加压力，进行追压；冷却大于80ms时间。本发明具有效率高、成本低、能耗小、焊接效果好、焊接环境好的特征。
Description
技术领域
本发明涉及一种铜铁焊接法，尤其是涉及一种铜铁中频焊接法。
背景技术
目前铜与铁之间的焊接大都采用助剂加火焰钎焊的方式，即在铜和铁之间加钎料(银铜)再用氧气加乙炔的高温火焰把钎料熔化，从而完成焊接。也有的用在铜上复合铁的复合材料进行焊接。这些焊接的方法都存在着焊接效率低、成本高、焊接环境差等缺陷。为了解决这些问题，公开号为CN1943953的中国专利公开了一种铜和铁的电阻焊的方法，利用电阻焊一般原理，通过普通的电阻焊电极、和特殊的焊接电源，对铜与铁进行点焊凸焊而得到完全的液相熔核，实现真正的焊接，其中焊接电源提供的焊接用直流电；放电时间1ms～100ms，最大电流25KA～35KA，整流前电流频率1000HZ，单个脉冲1ms，工件与电极间焊接电流为直流，压力为6KG/CM2。该方法的技术效果在于，焊接回路没有电感，没有峰值冲击，焊接电流不过零点。但是这种焊接方法由于缺少预压过程，使得焊接开始时，铜铁的接触面过小，致使焊接效果不好；再者，由于该技术方案采用的是直流电，需要将工业用电先变频再转换成直流电，其中间过程的电能损耗将非常大，造成能量利用率降低。
发明内容
本发明主要是解决现有技术所存在的焊接效率低、成本高、能耗高、焊接效果不好、焊接环境差的技术问题，提供一种效率高、成本低、能耗小、焊接效果好、焊接环境好的铜铁中频焊接法。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种铜铁中频焊接法，其特征在于包括以下步骤：
a.将铜管的连接端冲压出一个环形凸缘，该环形凸缘处于铜管的连接端与铜管主体之间；
b.在铁片上设一个与铜管相适配的连接孔，将铜管连接端伸入连接孔内，连接孔下侧设有下电极，铜管主体套设有一个上电极套筒，该上电极套筒与铜管主体相适配，并与上电极相连，上电极套筒的下端口与所述的环形凸缘相贴合；
c.预压，对上电极套筒施加一个压力，使得所述的环形凸缘下侧与所述的连接孔紧密贴合；
d.对上、下电极通以中频电流，该中频电流为30000-50000A，通电时间为30-80ms，同时对上电极套筒施加压力，进行追压；
e.冷却大于80ms时间；
f.退出上电极套筒和下电极。
上电极下降到电流接通阶段，通过预压使铜管的环形凸缘与铁片的连接孔之间有适当压力，消除环形凸缘与铁片之间的间隙，从而保证两者之间能够充分接触。铜、铁件互焊，两种材质的电阻率不同，经试验得出结论，焊接电流在30000-50000安培，焊接效果较佳，在该电流通电30-80ms后，铜铁均熔化，并且在追压的作用下，环形凸缘形成的熔核贴合于铁片上，达到焊接的目的。这种焊接方式使得电要将普通工业用电变频达到300-2000HZ的中频电流就可以使用，而不需要再对其进行整流，通过直流电进行焊接，降低了能量的损耗，这种焊接方式的工序时间短，因此其效率非常高，也不会产生电弧、焊渣等影响工作环境的东西。
作为优选，完成所述步骤e后对上、下电极进行二次通电，通过电流为30000-50000A，通电时间为30-80ms，同时对上电极套筒施加压力，进行追压，并冷却大于40ms的时间。 该过程可以提高焊接的牢固度，消除第一次通电焊接可能留下隙缝的缺陷。
作为优选，所述的铜管的环形凸缘直径比铜管主体直径大2-5mm，该凸缘的截面为分别与铜管主体和连接端相连的拱形。由于该环形凸缘的截面为拱形结构，在受挤压变形时，向外延展，不会对铜管内孔造成影响。
作为优选，所述的环形凸缘的加工工艺包括如下步骤：
a.准备一个冲压机，以及一个冲压模具，该模具包括一个与毛料铜管相适配的圆孔，该圆孔的内壁上设有一个环形凹槽，该环形凹槽的截面为弧形，所述的模具分为上、下或左、右两个模块，上、下或左、右两个模块正好将所述的环形凹槽横向或纵向平均分隔；
b.将所述的模具固定在冲压机上，其圆孔与冲压机的冲压机构相对应；
c.将一段5-10cm的毛料铜管设于所述的圆孔内，该毛料铜管的上端高出模具圆孔5-12mm，并通过冲压机对毛料铜管进行轴向冲压；
d.分离模具的上、下或左、右模块，取出铜管。
作为优选，所述的铜管的连接端的长度为3-5mm，其外侧为锥面。该锥面结构方便了连接端与铁片连接孔的对接，提高了工作效率。
作为优选，所述的下电极和上电极套筒内设有设有冷却水通道，该冷却水通道与冷却水供应系统构成冷却装置。上下电极在焊接过程中需要防止其受接软化，影响其追压时的强度。
作为优选，所述的铜管硬度在HV60-80度之间。铜管硬度应保持在HV60-80度之间，铜管过软，预压时提前变形，影响焊接质量，铜管过硬，焊接后扳弯加工容易折断。
作为优选，所述的步骤a之前对铜管及铁片表面进行清理，以清除其表面的油渍、灰尘和氧化物。工件表面的氧化物、污垢、油和其他杂质增大了接触电阻。过厚的氧化物层甚至会使电流不能通过。局部的导通，由于电流密度过大，则会产生飞溅和表面烧损。氧化物层的存在还会影响各个焊点加热的不均匀性，引起焊接质量波动。因此需要彻底清理工件表面。
本发明的带来的有益效果是，解决了现有技术所存在的焊接效率低、成本高、能耗高、焊接效果不好、焊接环境差的技术问题，实现了一种效率高、成本低、能耗小、焊接效果好、焊接环境好的铜铁中频焊接法。
附图说明
附图1是本发明的工作过程示意图；
附图2是本发明的铜管的结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：如图1所示，本发明是一种铜铁中频焊接法，其特征在于包括以下步骤：
a.铜管及铁片表面进行清理，以清除其表面的油渍、灰尘和氧化物。
b.将铜管的连接端3冲压出一个环形凸缘2，该环形凸缘处于铜管的连接端与铜管主体1之间；
c.在铁片5上设一个与铜管相适配的连接孔4，将铜管连接端伸入连接孔内，连接孔下侧设有下电极6，铜管主体套设有一个上电极套筒7，该上电极套筒与铜管主体相适配，并与上电极相连，上电极套筒的下端口与所述的环形凸缘相贴合，下电极和上电极套筒内设有设有冷却水通道，该冷却水通道与冷却水供应系统构成冷却装置；
d.预压，对上电极套筒施加一个压力，使得所述的环形凸缘下侧与所述的连接孔紧密贴合；
e.对上、下电极通以中频电流，该中频电流为40000A，通电时间为50ms，同时对上电极套筒施加压力，进行追压；
f.冷却大于50ms时间；
g.对上、下电极进行二次通电，通过电流为40000A，通电时间为50ms，同时对上电极套筒施加压力，进行追压，并冷却大于50ms的时间。
h.退出上电极套筒和下电极。
铜管的环形凸缘直径比铜管主体直径大3mm，该凸缘的截面为分别与铜管主体和连接端相连的拱形。铜管的连接端的长度为4mm，其外侧为锥面。铜管硬度在HV60-80度之间。其加工通过以下步骤完成：
a.准备一个冲压机，以及一个冲压模具，该模具包括一个与毛料铜管相适配的圆孔，该圆孔的内壁上设有一个环形凹槽，该环形凹槽的截面为弧形，所述的模具分为上、下或左、右两个模块，上、下或左、右两个模块正好将所述的环形凹槽横向或纵向平均分隔；
b.将所述的模具固定在冲压机上，其圆孔与冲压机的冲压机构相对应；
c.将一段5-10cm的毛料铜管设于所述的圆孔内，该毛料铜管的上端高出模具圆孔5-12mm，并通过冲压机对毛料铜管进行轴向冲压；
d.分离模具的上、下或左、右模块，取出铜管。
上电极下降到电流接通阶段，通过预压使铜管的环形凸缘与铁片的连接孔之间有适当压力，消除环形凸缘与铁片之间的间隙，从而保证两者之间能够充分接触。铜、铁件互焊，两种材质的电阻率不同，经试验得出结论，焊接电流在40000安培左右，焊接效果最佳，在该电流通电50ms后，铜铁均熔化，并且在追压的作用下，环形凸缘形成的熔核贴合于铁片上，达到焊接的目的。这种焊接方式使得电要将普通工业用电变频达到300-2000HZ的中频电流就可以使用，而不需要再对其进行整流，通过直流电进行焊接，降低了能量的损耗，这种焊接方式的工序时间短，因此其效率非常高，也不会产生电弧、焊渣等影响工作环境的东西。
所以本发明具有效率高、成本低、能耗小、焊接效果好、焊接环境好等特征。
Claims (10)
1.一种铜铁中频焊接法，其特征在于顺次包括以下步骤：
a.将铜管的连接端冲压出一个环形凸缘，该环形凸缘处于铜管的连接端与铜管主体之间；
b.在铁片上设一个与铜管相适配的连接孔，将铜管连接端伸入连接孔内，连接孔下侧设有下电极，铜管主体套设有一个上电极套筒，该上电极套筒与铜管主体相适配，并与上电极相连，上电极套筒的下端口与所述的环形凸缘相贴合；
c.预压，对上电极套筒施加一个压力，使得所述的环形凸缘下侧与所述的连接孔紧密贴合；
d.对上、下电极通以中频电流，该中频电流为30000-50000A，通电时间为30-80ms，同时对上电极套筒施加压力，进行追压；
e.冷却大于80ms时间；
f.退出上电极套筒和下电极。
2.根据权利要求1所述的铜铁中频焊接法，其特征在于完成所述步骤e后对上、下电极进行二次通电，通过电流为30000-50000A，通电时间为30-80ms，同时对上电极套筒施加压力，进行追压，并冷却大于40ms的时间。
3.根据权利要求1或2所述的铜铁中频焊接法，其特征在于所述的铜管的环形凸缘直径比铜管主体直径大2-5mm，该凸缘的截面为分别与铜管主体和连接端相连的拱形。
4.根据权利要求3所述的铜铁中频焊接法，其特征在于所述的环形凸缘的加工工艺包括如下步骤：
a.准备一个冲压机，以及一个冲压模具，该模具包括一个与毛料铜管相适配的圆孔，该圆孔的内壁上设有一个环形凹槽，该环形凹槽的截面为弧形，所述的模具分为上、下或左、右两个模块，上、下或左、右两个模块正好将所述的环形凹槽横向或纵向平均分隔；
b.将所述的模具固定在冲压机上，其圆孔与冲压机的冲压机构相对应；
c.将一段5-10cm的毛料铜管设于所述的圆孔内，该毛料铜管的上端高出模具圆孔512mm，并通过冲压机对毛料铜管进行轴向冲压；
d.分离模具的上、下或左、右模块，取出铜管。
5.根据权利要求1或2所述的铜铁中频焊接法，其特征在于所述的铜管的连接端的长度为3-5mm，其外侧为锥面。
6.根据权利要求3所述的铜铁中频焊接法，其特征在于所述的铜管的连接端的长度为3-5mm，其外侧为锥面。
7.根据权利要求1所述的铜铁中频焊接法，其特征在于所述的下电极和上电极套筒内设有设有冷却水通道，该冷却水通道与冷却水供应系统构成冷却装置。
8.根据权利要求1或2所述的铜铁中频焊接法，其特征在于所述的铜管硬度在HV60-80度之间。
9.根据权利要求3所述的铜铁中频焊接法，其特征在于所述的铜管硬度在HV60-80度之间。
10.根据权利要求1所述的铜铁中频焊接法，其特征在于所述的步骤a之前对铜管及铁片表面进行清理，以清除其表面的油渍、灰尘和氧化物。
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