CN102059430A - 一种铝-铜复合板过渡接头的铜表面缺陷的焊接修补方法 - Google Patents
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Abstract
本发明介绍了一种铝-铜复合板过渡接头铜表面凹坑缺陷的焊接方法，包括焊前在待焊部位进行预热，预热温度为200℃±20℃，用以减缓焊接区的热量散失；采用惰性气体保护焊的方法进行铜表面凹坑缺陷进行填充焊接，惰性气体为氩和氦混合气；焊接过程中，在铝-铜复合板过渡接头的铝表面引入冷却水，用以降低导入铝-铜复合板过渡接头结合区界面的热量。本发明的焊接方法简单、实用，不仅改善了劳动环境，降低了工人劳动强度，降低了生产成本，而且保证了焊接后的铝-铜复合板过渡接头不会产生局部剥离现象。
Description
技术领域
本发明涉及一种爆炸焊接复合材料的焊接领域技术，特别涉及到一种铝-铜复合板过渡接头的铜表面缺陷的焊接修补方法。
背景技术
铝和铜都是电的良导体和制造导电体的材料，铜储量少，产量少，加工较难和价格较高，而铝则相反，因而在电力工业中在许多情况下需要以铝代铜。以铝代铜是发展电力工业的一项重要的技术措施，在许多时候铜和铝的过渡连接是推广铝导线、节约铜材的重要课题。铝和铜之间采用机械法连接是不可靠的，需要采用焊接的方法，以减小它们之间的电阻和电能的消耗，但铝和铜的熔点相差较大，高温下铝强烈氧化，另外，它们能够形成AlCu2、Al2Cu3和AlCu等金属间化合物，因此铝和铜之间采用熔化焊比较困难。而铝和铜的压力焊、电阻对焊、摩擦焊和扩散焊等的成本又较高，难于在大规模生产中推广。比较起来，采用爆炸焊的方法制造铝-铜复合板可以实现铝和铜的冶金结合，生产成本较低，适合于大规模生产铝-铜复合板，常用这种铝-铜复合板来加工成过渡接头，其中一种铝-铜复合板过渡接头规格尺寸见附图1，这种铝-铜复合板过渡接头的铝端和铝导体、铜端和铜导体分别用熔化焊法焊接，于是铝和铜的导电体就强固地连接起来了，这种铝-铜复合板过渡接头的妙用就是变异种金属的焊接为同种金属的焊接。目前铝-铜复合板过渡接头在铝材表面处理和大型电镀生产设备中有广泛的应用，市场应用前景广阔，具有较高的推广价值。
采用爆炸焊的方法制作铝-铜复合板过渡接头时，由于铜较软，在爆炸焊接过程中会在铜表面产生一些凹坑缺陷，修复这些缺陷的最经济实用的办法是进行焊接修补，但对于铝-铜复合板过渡接头铜表面缺陷的焊接，一方面由于铜的导热系数大，焊接时热量会迅速从加热区传导出去，焊接区很难达到熔化温度，必须采用大功率，能量集中的焊接方法，此外，铜熔化后表面张力小，流动性大，表面成形能力差，因此焊接比较困难；另一方面，采用通常的焊接方法，焊接热量会对铝-铜复合板过渡接头中铝和铜的界面结合强度产生不利影响，甚至会引起铝和铜的界面产生局部剥离现象，从而会大大降低铝-铜复合板过渡接头的结合强度和电导率。因此，对于铝-铜复合板过渡接头铜表面的焊接，必须既要采用大功率的焊接方法，同时又要尽量减小焊接时导入的热量对铝-铜复合板界面结合强度的影响。
对于铝-铜复合板过渡接头铜表面凹坑缺陷的焊接工艺方法，目前找不到任何相关的文献资料，也没有检索到相关专利。
对于铝-铜复合板过渡接头的铜表面在爆炸焊接过程中会在铜表面产生凹坑缺陷的情况，目前有的复合板厂家的做法是加大铜的厚度，在爆炸焊接后铣掉多余厚度的铜，以消除铜表面的凹坑缺陷。这种生产方法既增加了生产成本，又大大降低了生产效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种铝-铜复合板过渡接头的铜表面缺陷的焊接修补方法，从而能够减少铝-铜复合板过渡接头铜表面缺陷，降低生产成本，减少劳动强度。
为了实现解决上述技术问题的目的，本发明采用了如下技术方案：
本发明的一种铝-铜复合板过渡接头的铜表面缺陷的焊接修补方法，包括如下工艺：
（1）焊前在待焊部位进行预热，预热温度为200℃±20℃，用以减缓焊接区的热量散失；
（2）首先采用惰性气体保护焊的方法进行铜表面凹坑缺陷进行填充焊接，惰性气体为氩和氦混合气；采用氩和氦混合气既可增加熔深，提高热效率，与纯氦气相比，又可降低成本；
（3）在铝-铜复合板过渡接头铜表面凹坑缺陷的焊接过程中，在铝-铜复合板过渡接头的铝表面引入自来水冷却，用以降低导入铝-铜复合板过渡接头结合区界面的热量。
本发明的焊接方法，所述的氩气与氦的混合气其体积混合比例为：氩为70%，氦为30%。
本发明的焊接方法，在铝-铜复合板过渡接头的铜表面凹坑缺陷焊接时，在铝-铜复合板过渡接头的铝表面引入冷却水进行冷却，控制焊接部位表面温度不高于300℃；这样可以降低导入铝-铜复合板过渡接头结合区界面的热量，当焊接部位表面温度不高于300℃时即可关闭冷却水。
本发明的工艺方法，铝-铜复合板过渡接头铜表面凹坑深度一般不大于4mm。
这些技术方案也可以互相组合或者结合，从而达到更好的技术效果。
通过采用上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：本专利的焊接方法简单、实用，不仅改善了劳动环境，降低了工人劳动强度，降低了生产成本，而且保证了焊接后的铝-铜复合板过渡接头不会产生局部剥离现象，并且可确保经焊接后的铝-铜复合板过渡接头的界面结合强度满足相关技术指标要求，解决了在铜表面焊接后的铝-铜复合板过渡接头的界面结合强度降低甚至局部界面剥离的难题；本发明的工艺方法，采用惰性气体保护焊的方法进行焊接，惰性气体采用氩气与氦的混合气，既提高了电弧的热效应，又可降低铝-铜复合板过渡接头铜表面焊接时的预热温度，从而降低了工人的劳动强度，与纯氦气相比，又在一定程度上降低了生产成本。
附图说明
图1是铝-铜复合板过渡接头的一种示意图。
图2是图1的侧视示意图。
图中，1为铜板，2为铝板。
具体实施方式
实施例1
如图1和图2所示，一种铝-铜复合板过渡接头由铜板和铝板爆炸焊接制备，铜板和铝板的厚度分别为15mm和12mm，在铝-铜过复合板过渡接头的铜表面的凹坑深度为4.0mm，首先清理铝-铜过复合板渡接头铜表面凹坑待焊接区域的杂质，将待焊接区域始焊位置预热到185℃时始焊接，填充焊丝采用与母材（铜）同材质的紫铜焊丝HSCu，焊丝直径为1.0mm，焊接时在铝-铜复合板过渡接头的铝表面引入自来水进行冷却，当铝-铜复合板过渡接头铜表面焊接区域的温度达到296℃时关闭自来水。对焊接区域进行外观检查和渗透检测，无缺陷后切取拉脱试样对铝-铜复合板过渡接头的界面结合强度进行检测，拉脱强度值分别为121Mpa、118Mpa、125Mpa，满足相关技术指标要求。
对比例
一种铝-铜复合板过渡接头由铜板和铝板爆炸焊接制备，首先清理铝-铜过复合板渡接头铜表面凹坑待焊接区域的杂质，铜板和铝板的厚度分别为15mm和12mm，在铝-铜复合板过渡接头的铜表面的凹坑深度为3.5mm，填充焊丝采用与母材（铜）同材质的紫铜焊丝HSCu，焊丝直径为1.0mm，然后对凹坑缺陷进行填充焊接，对焊接区域进行外观检查和渗透检测，无缺陷后切取拉脱试样对铝-铜复合板过渡接头的界面结合强度进行检测，发现铝-铜复合板过渡接头中铝和铜的结合界面有熔化现象，焊接区正下方的铝-铜复合板过渡接头中铝和铜的结合界面有脱层现象，拉脱强度值分别为50Mpa、62Mpa、59Mpa，不能满足相关技术指标要求。
Claims (3)
1.一种铝-铜复合板过渡接头的铜表面缺陷的焊接修补方法，其特征是包括如下工艺：
（1）焊前在待焊部位进行预热，预热温度为200℃±20℃；
（2）首先采用惰性气体保护焊的方法进行铜表面凹坑缺陷进行填充焊接，惰性气体为氩和氦混合气；
（3）在铝-铜复合板过渡接头铜表面凹坑缺陷的焊接过程中，在铝-铜复合板过渡接头的铝表面引入冷却水。
2.根据权利要求1所述铝-铜复合板过渡接头的铜表面缺陷的焊接修补方法，其特征是：氩气与氦气的混合气其体积混合比例为：氩为70%，氦为30%。
3.根据权利要求1所述铝-铜复合板过渡接头的铜表面缺陷的焊接修补方法，其特征是：在铝-铜复合板过渡接头的铝表面引入冷却水进行冷却时，控制焊接部位表面温度不高于300℃。
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