CN102151950A - 焊接铜的方法和设备 - Google Patents

焊接铜的方法和设备 Download PDF

Info

Publication number
CN102151950A
CN102151950A CN2011100212069A CN201110021206A CN102151950A CN 102151950 A CN102151950 A CN 102151950A CN 2011100212069 A CN2011100212069 A CN 2011100212069A CN 201110021206 A CN201110021206 A CN 201110021206A CN 102151950 A CN102151950 A CN 102151950A
Authority
CN
China
Prior art keywords
inert gas
copper
welded
gas
soldering
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2011100212069A
Other languages
English (en)
Inventor
武田洋明
森口启吾
西尾成功
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Publication of CN102151950A publication Critical patent/CN102151950A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/16—Arc welding or cutting making use of shielding gas
    • B23K9/164—Arc welding or cutting making use of shielding gas making use of a moving fluid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K15/00—Electron-beam welding or cutting
    • B23K15/0046—Welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K15/00—Electron-beam welding or cutting
    • B23K15/0046—Welding
    • B23K15/0093—Welding characterised by the properties of the materials to be welded
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/21—Bonding by welding
    • B23K26/24—Seam welding
    • B23K26/244—Overlap seam welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/32—Bonding taking account of the properties of the material involved
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/0056—Manufacturing winding connections
    • H02K15/0068—Connecting winding sections; Forming leads; Connecting leads to terminals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36—Electric or electronic devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/08—Non-ferrous metals or alloys
    • B23K2103/12—Copper or alloys thereof

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)
  • Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)

Abstract

公开了一种焊接铜的方法，包括将惰性气体喷射到作为焊接对象的铜上以用所述惰性气体覆盖铜上待焊接的部分，以及进行放电以焊接待焊接部分的步骤。覆盖待焊接部分的惰性气体经历去除惰性气体中所含水分的除湿过程。

Description

焊接铜的方法和设备
技术领域
本发明涉及焊接铜例如铜导体段的端部的方法和设备。
背景技术
一种技术已在传统上用于焊接如由JIS(日本工业标准)规定的氧含量为10ppm以上的铜氧化物(韧铜)。在该技术中，将如氩气的惰性气体喷射到待焊接的铜氧化物部分以用喷射物覆盖该部分，因而喷射物为该部分提供针对氧的屏蔽。利用该屏蔽，防止铜被伴随焊接的热所氧化。
如J PA-A2001-054263所披露的那样，例如应用这种类型的焊接技术来焊接用于旋转电机的定子的铜导体段的端部。
在焊接铜的以上传统技术中，待焊接的铜氧化物部分覆有如上所述的惰性气体喷射物以进行焊接，正如应用于J PA-A2001-054263所披露的方法中那样。
然而，采用该焊接铜的技术，水分(如果包含于惰性气体中)被焊接的热(焊接热)分解并且分成氢和氧。
这两种元素中，如果氢(H)扩散进入熔融铜中，则其易于与铜氧化物(Cu2O)中的氧(O)通过这些元素的性质结合，从而产生水(H2O)，所产生的水进而蒸发生成湿气。
如果在熔融铜凝固之前不排出湿气，则湿气形成气孔，即空隙。
此外，如果如油之类的有机物质附着在铜氧化物的待焊接部分上，则由氢、氧和碳构成的有机物质会热分解产生碳。
然后放出的碳(C)与熔融铜中的氧(O)结合并且以二氧化碳(CO2)的形式蒸发，再次导致气孔的形成。
铜氧化物的使用在待焊接部分形成大量气孔可能引起焊接强度劣化的问题。
参照图9A-9F的示意图，在下文中说明气孔在铜氧化物中形成的机制。
首先，如图9A所示，让我们假定在由例如钨制成的非消耗电极1和熔融铜池4之间产生电弧3。电极1具有产生电弧3的电弧产生部分。
电弧产生部分通过由电极1沿着其周边释放的保护气体2如氩气与空气屏蔽。保护气体2含有少量水分，同时空气中水分不知不觉地混入保护气体2的屏蔽空间内。
来自保护气体2和来自空气的水分被电弧3分解，产生了被吸入熔融铜池4中的氢5。
如图9B所示，氢5在熔融铜池4中形成气泡5a。然后，如图9C所示，在熔融铜池4的底部的熔融铜如附图标记6所示那样开始凝固。氢5在固相铜中的溶解度比在液相铜中的小。
相应地，如图9D所示，氢气泡5a通过凝固边界6a被排入液相铜中，通过熔融铜池4向上漂浮并被排放到外部。
然后，如图9E所示，熔融铜池4中的凝固6进行。同时，不能足够快速排放到外部的氢气泡5a保持在熔融铜池4内，形成如图9F所示的气孔7。
图9F示出熔融铜池4中的凝固6已经完全实现同时其内形成有气孔7的状态。
图10是说明如铝(A1)和铜(Cu)的各种金属原子的摩尔分数与温度(K)之间的关系的图。如图中线L3所示，当铝(或铝合金)凝固时，氢溶解度大幅下降。已知的是，由这种凝固产生的氢气形成气孔。
另一方面，如图中线L4所示，铜在凝固时具有低的氢溶解度，因此如果气孔随着氢气的放出而形成，则不会导致任何问题。
然而，在铜含有氧(铜氧化物(Cu2O))的情况下，熔进熔融铜中的氢(H)或碳(C)与上述铜氧化物(Cu2O)中的氧(O)结合，产生湿气(H2O)或二氧化碳(CO2)，这最终形成气孔并且成问题地降低焊接强度。
发明内容
本发明是根据上述形势进行的，其目的是提供焊接铜的方法和设备，该方法和设备能够在焊接铜时抑制在铜的待焊接部分中形成气孔以提高焊接强度。
在根据第一方面的焊接铜的方法中，所述焊接铜的方法包括将惰性气体喷射到作为焊接对象的铜上以用惰性气体覆盖铜上的待焊接部分，以及进行放电以焊接待焊接的部分的步骤。
覆盖待焊接部分的惰性气体进行去除惰性气体中所含水分的除湿过程。
采用该方法，惰性气体被除湿，随后从气体喷射装置喷射到铜的待焊接部分(下文中也称作“焊接部分”)。
因而，如果除湿后存在残余水分，则当残余水分由焊接热分解成氢和氧时，氢的量将减少。
水分量也将相应地减少，所述水是由焊接部分处铜氧化物中所含的氧与所分解的氢结合产生的。
因此，当焊接热使该减少量的水蒸发时，所形成的气孔的数目也将减少。
结果是，在焊接铜时抑制了气孔在铜的焊接部分中形成，从而提高焊接强度。
在根据第二方面的焊接铜的方法中，除湿过程对惰性气体除湿。
在根据第三方面的焊接铜的方法中，所述方法还包括水分含量检测过程，其检测已经历除湿过程的惰性气体中所含的水分含量。
在根据第四方面的焊接铜的方法中，其中已进行除湿过程的惰性气体含有200mg/m3以下的水分含量。
在根据第五方面的焊接铜的方法中，其中已进行除湿过程的惰性气体含有22.2mg/m3以下的氢含量。
在根据第六方面的焊接铜的方法中，其中惰性气体为氩气、氦气和氮气中的任一种或其任选组合。
在根据第七方面的焊接铜的方法中，所述方法还包括去除附着在作为待焊接对象的铜的表面上的有机物质的去除过程。
在根据第八方面的焊接铜的方法中，所述去除附着在作为待焊接对象的铜的表面上的有机物质去除过程是通过加热待焊接部分并且达到其本身不会导致铜的焊接的温度而进行的。
在根据第九方面的焊接铜的方法中，通过电源向电极供应电力使得氢浓度落在特定范围内来进行焊接，该范围确定为实现将焊接强度维持在所需水平的气孔百分数。
在根据第十方面的焊接铜的方法中，其中所述铜的氧含量为10ppm以上。
在根据第一方面的焊接铜的设备中，该焊接铜的设备包括充装惰性气体的气体储存装置、将经由管取自气体储存装置的惰性气体喷射到作为待焊接对象的铜上以用惰性气体覆盖铜上的待焊接部分的气体喷射装置以及焊接装置，该焊接装置由进行放电以焊接待焊接的部分的电极和供应电力以使电极上发生放电的电源所构成。
在气体储存装置和气体喷射装置之间的管中布置减湿器，该减湿器对由气体储存装置输送的惰性气体进行除湿以使惰性气体的水分含量被除湿并随后将经除湿的惰性气体输送到气体喷射装置的减湿器。
在根据第二方面的焊接铜的设备中，所述管由比橡胶或铁的亲水性更低的材料制成。
在根据第三方面的焊接铜的设备中，其中，当由气体喷射装置喷射惰性气体时，控制焊接装置，将由电源提供的电力供给到电极以实现一定的热量，在该热量下在铜上不进行焊接，并且在预定时间段终止之后，控制电力以实现焊接铜所用的热量。
在根据第四方面的焊接铜的设备中，所述设备还包括密封地封闭布置在气体喷射装置端部的惰性气体出口的封闭装置、完全促动所述封闭装置的促动器(actuator)，以及第一控制装置，该第一控制装置控制促动器以在电源停止向电极供应电力时使封闭装置密封地封闭惰性气体出口，并且控制促动器以在电源向电极供应电力用于焊接时使封闭装置才在惰性气体出口处的开口缩回。
在根据第五方面的焊接铜的设备中，所述设备还包括感测由惰性气体出口所喷射的惰性气体中的氢的传感器、测量由该传感器感测的氢浓度的测量装置以及第二控制装置，该第二控制装置控制电源以在由测量装置所测的氢浓度变得等于或小于预定参比值时使电力供向电极，并且在氢浓度超过参比值时使电力停止。
预先确定氢浓度的参比值以使惰性气体中的氢含量在焊接铜时产生使焊接强度维持在所需水平的气孔百分数。
附图说明
在附图中：
图1是说明根据本发明第一实施方案的铜焊设备的构造的示意图；
图2是说明气孔百分数和水分含量之间关系的图；
图3是说明气孔百分数和氢含量之间关系的图；
图4是示出气孔百分数和水分含量之间关系以及气孔百分数和氢含量之间关系的数值表；
图5是说明根据本发明第二实施方案的铜焊设备的构造的示意图；
图6是说明在根据本发明第二实施方案的铜焊设备中，喷枪的惰性气体出口已被帽密封地封闭的状态的图；
图7是说明根据本发明第三实施方案的铜焊设备的构造的示意图；
图8是说明水分含量与焊接强度之间关系的图；
图9A-9F是说明气孔形成机制的解释图；以及
图10是说明各种金属原子的摩尔分数与温度之间关系的图。
具体实施方式
以下参照附图说明本发明的某些实施方案。在整个实施方案中，为了省略解释，彼此相同或相似的组件给出相同的附图标记。
(第一实施方案)
图1是说明根据本发明第一实施方案的铜焊设备10的构造的示意图。铜焊设备10包括惰性气体瓶(气体储存装置)11、减湿器(除湿装置)12、焊接电源(电源)13和喷枪14。
惰性气体瓶11充装惰性气体，该惰性气体为氩气、氦气和氮气中的任一种或其任选组合。喷枪14具有细长的圆柱形，其中形成气体喷嘴(气体喷射装置)14a。气体喷嘴14a具有中空部分，其中长棒电极14b沿着中空部分的纵轴布置。
应该理解的是，在该实施方案中，有待于用铜焊设备10焊接的对象是用于电机的定子21的铜氧化物导体段的端部21a。还应该理解的是，焊接装置由焊接电源13和电极14b构成。
惰性气体瓶11具有通过氟化树脂管16与喷枪14的气体喷嘴14a的气体入口连接的气体出口，在氟化树脂管16中设置减湿器12。
同时，焊接电源13与喷枪14的电极14b的端部通过电缆17相连。换言之，从惰性气体瓶11的气体出口至气体喷嘴14a尖端处的气体出口(用于喷射气体的开口)是气密性的气体通路，其间设置减湿器12。
减湿器12在其内包含吸湿性材料如硅胶。吸湿性材料吸收从惰性气体瓶11经由管16输送的惰性气体中所含的定量的水分。
已去除定量水分的惰性气体(下文中称作“经除湿的惰性气体”)经由管16被输送到喷枪14的气体喷嘴14a的气体入口。
如图1中的虚线箭头18所示，以此方式输送的经除湿的惰性气体通过气体喷嘴14a，从其尖端喷射以覆盖定子21的导体段的端部21a，即待焊接部分(下文中也称作“焊接部分”)。这种用经除湿的惰性气体的覆盖为焊接部分提供了针对氧的屏蔽。
焊接电源13经由电缆17向喷枪14的电极14b供应电力。供应电力以便在电极14b和端部21a之间发生适于焊接定子21的导体段端部21a的放电。
具体而言，定子21的导体段端部21a或焊接部分以端部21a覆有从气体喷嘴14a尖端喷射的经除湿的惰性气体的状态利用来自电极14b的放电进行焊接。
覆盖焊接部分的经除湿的惰性气体在焊接过程中含有残余水分。该残余水分被焊接热分离成氢和氧。
所分离的氢与焊接部分处的铜氧化物中的氧结合，从而生成水。焊接热使以此方式生成的水蒸发，所得的湿气形成气孔。
图2是说明形成该气孔的百分数(％)(气孔百分数)和覆盖焊接部分的惰性气体中所含的水分量(mg/m3)(水分含量)之间关系的图。图3是说明气孔百分数和从湿气中分离的氢的量(mg/m3)(氢含量)之间关系的图。
图2的线L1示出相对于水分含量的气孔百分数。图3的线L2示出相对于氢含量的气孔百分数。图4是示出气孔百分数和水分含量之间关系以及气孔百分数和氢含量之间关系的数值表。
当如传统焊接那样形成大量气孔时，二氧化铜的焊接部分的强度(焊接强度)减弱。同时，约15％或更小的气孔百分数会使焊接强度维持在待焊接对象(在本实施方案中为定子21的导体段端部21a)所需的水平。
如图4中所示，当气孔百分数为14％时，水分含量为200mg/m3，氢含量为22.2mg/m3。因而，为了达到约15％或更小的气孔百分数，覆盖焊接部分的惰性气体的水分含量可能须是200mg/m3以下，氢含量可能须是22.2mg/m3以下。
因此，减湿器12对从惰性气体瓶11输送的惰性气体除湿，使得惰性气体的水分含量将为200mg/m3以下，其氢含量将为22.2mg/m3以下，然后将经除湿的惰性气体输送到喷枪14的气体喷嘴14a。
如上所述，根据本发明实施方案的铜焊设备10配置为包括充装惰性气体的惰性气体瓶11、具有气体喷嘴14a和电极14b的喷枪14、以及焊接电源13。
在喷枪14中，气体喷嘴14a将取自惰性气体瓶11的惰性气体经由管16喷射到定子21的导体段端部21a或待焊接对象上，以用惰性气体覆盖端部21a的焊接部分。
电极14b同时进行放电以在焊接电源13供应电力以便可以进行放电时焊接焊接部分。
在该实施方案的这种结构中，减湿器12置于布置在惰性气体瓶11和气体喷嘴14a之间的管16中。减湿器12起到吸收从惰性气体瓶11输送的惰性气体中所含水分并且在吸收水分后将惰性气体输送到气体喷嘴14a的作用。
因而，从惰性气体瓶11输送的惰性气体中的水分由减湿器12进行吸收(即，惰性气体被除湿)并减少。然后，经除湿的惰性气体从气体喷嘴14a喷射到定子21的导体段端部21a处的焊接部分。
由于惰性气体中所含的水分已经减少，所以在减少量的水分被焊接热分离成氢和氧时氢的量也将减少。
水分量也将相应地减少，所述水是由分离的氢与定子21的导体段端部21a处焊接部分中所含的氧结合产生的。
结果，气孔数目也将减少，所述气孔在焊接热使水蒸发时形成。
因而，由于在焊接定子21的导体段端部21a时在焊接部分中所形成的气孔数目减少，所以提高了焊接强度。
另外，在该实施方案中，从惰性气体瓶11输送的惰性气体通过减湿器12除湿，以使除湿后惰性气体中所含的水分量将为200mg/m3以下。
相应地，从气体喷嘴14a喷射到定子21的导体段端部21a处的焊接部分的惰性气体中，水分量减少至200mg/m3以下。
在200mg/m3以下的水分量情况下，在进行焊接时于焊接部分中形成气孔的气孔百分数减少至14％以下。
如上所述，由于约15％以下的气孔百分数使焊接强度维持在待焊接对象所需的水平，所以14％以下的气孔百分数能够使焊接强度维持在所需水平。
现在参照图8，描述焊接强度与水分含量之间的关系。图8是示出纵轴表示的焊接强度(％)与横轴表示的水分含量(mg/m3)之间关系的图。
应该理解的是，纵轴的焊接强度是参照由100％表示的适当焊接强度来表示的。
如图8所示，在焊接氧含量为10ppm以上的铜时，当惰性气体中的水分超过200mg/m3时，焊接强度大幅下降，如垂直虚线L10所示那样。
因此，确保惰性气体中所含水分被减湿器12吸收和去除。
或者，可以确保减湿器12来吸收从惰性气体瓶11中输送的惰性气体中所含的水分，以使吸收后惰性气体中所含氢的量将为22.2mg/m3以下。
因而，确保从气体喷嘴14a喷射到定子21的导体段端部21a处的焊接部分的惰性气体中的氢含量为22.2mg/m3以下。
在22.2mg/m3以下的氢含量情况下，确保在进行焊接时在焊接部分中形成气孔的气孔百分数为14％以下，从而可以使焊接强度维持在所需水平。
另外，在该实施方案中的惰性气体为氩气、氦气和氮气中的任一种或其任意组合。
具体而言，氩气、氦气和氮气在进行焊接时都不会结合由铜制成的端部21a或待焊接对象中的元素，并且不会产生气孔。因此，惰性气体本身不会是气孔形成的原因。
在该实施方案中，由氟化树脂制成的管16用于在惰性气体瓶11和气体喷嘴14a之间连接，在其间设置减湿器12。
替代氟化树脂，管16可以由亲水性比基于不锈或基于铜的橡胶或铁更低的不同材料制成。
使用这类材料确保不使湿气附着于管16的内壁。相应地，将产生气孔的水分不会混入通过管16的惰性气体中。
由喷枪14进行的对于定子21的导体段端部21a的焊接可以是电弧焊接、激光焊接和电子焊接(电子束焊接)中的任一种。
电弧焊接利用放电现象(电弧放电)使相同的金属材料相互连结。
激光焊接利用光投射其上诱导受激发射现象(光学激发)的激光元件，该受激发射现象导致用于焊接的光发射。
电子焊接(电子束焊接)利用在真空中应用高压进行加速、会集和控制的极高功率密度的电子束来进行熔融和焊接。
采用这些焊接方法中的任一种可以减少气孔的数目。
当由气体喷射装置喷射惰性气体时，可以控制由焊接电源13向电极14b供应的电力。
具体而言，在供应电力的初期，可以控制电力以实现一定的热量，在该热量下不会对定子21的铜导体段端部21a或待焊接对象进行焊接。
然后，在预定时间段终止后，可以控制电力以实现焊接铜所用的热量。
因而，将电力供向电极14b，以便在供应电力的初期实现由其本身不会导致铜或待焊接对象进行焊接的温度。
因此，任何有机物质如油(如果已附着在焊接部分上)，则通过热分解并去除。
待去除的有机物质由氢、氧和碳构成。因此，如果在具有附着于焊接部分的有机物质时进行焊接，则有机物质将热分解为氢、氧和碳，从而放出碳。
所放出的碳然后将与熔融铜中的氧结合，并以二氧化碳的形式蒸发，产生气孔。
但是在该实施方案中，如上所述从焊接部分去除了有机物质。
因此，当预定时间段结束之后通过随后供应电力进行焊接时，气孔基本上不会形成，否则该气孔将随着二氧化碳的放出而形成。
在进行焊接前，可以进行去除过程以去除含有涂层碎片和油组分以及已附着在铜或待焊接对象表面上的有机物质。
因而，如果诸如油之类的有机物质附着于焊接部分，则有机物质通过热分解并去除，从而基本上不会形成气孔。
在上述去除过程中，附着于铜或待焊接对象表面的涂层碎片、油组分等可以通过加热焊接部分且实现由其本身不会导致铜焊接的温度来去除。
因而，由于向焊接部分供应的热量具有不允许铜的焊接部分进行焊接的水平，所以诸如油之类的有机物质(如果已附着于焊接部分)将通过热分解并去除。
因而，基本上不会形成气孔。
可以通过电源向电极14b供应电力使得氢浓度落在特定范围内来进行焊接，该范围确定为实现使得焊接强度维持在所需水平的气孔百分数。
以此方式，将电力供向电极14b，使得氢浓度落在一定的范围内，在该范围下实现一定的气孔百分数以使焊接强度维持在所需水平。因而，不再形成不希望的气孔。
铜的端部21a或待焊接对象可具有10ppm以上的氧含量。在氧含量为10ppm以上的铜即韧铜中，特别是铜氧化物(Cu2O)中的氧(o)易于通过这些元素的性质与氢(H)结合生成水(H2O)。
因而，在这种铜中，气孔易于随着水的蒸发而形成。
然而，根据该实施方案，即使在这种韧铜中，如上所述，也会基本上防止气孔形成。
(第二实施方案)
参照图5，以下描述本发明的第二实施方案。图5是说明根据第二实施方案的铜焊设备30的构造的示意图。
根据第二实施方案的铜焊设备30与根据第一实施方案的铜焊设备10的不同之处在于，前者除了后者的组件之外，还包括帽(封闭装置)32、完全促动所述帽32的促动器33以及控制器(第一控制装置)34。
当焊接电源13向电极14b供应焊接用电力(也称作“焊接电力”)时，控制器34控制促动器33，使得帽32在喷枪14的气体喷嘴14a的尖端(即惰性气体出口)缩回以形成开口。
然后，当焊接电源13停止焊接电力的供应时，控制器34控制促动器33，使得帽32密封地封闭喷枪14的惰性气体出口。
图6是说明在铜焊设备30中，喷枪14的惰性气体出口已被帽32密封地封闭的状态图。
然后，当重新开始供应焊接电力时，控制器34控制促动器33，以使帽32从喷枪14的惰性气体出口缩回。
在这种控制下，喷枪14的惰性气体出口在喷枪14停止时被密封地封闭。相应地，由气体喷嘴14a和从气体喷嘴14a延伸到惰性气体瓶11的管16所形成的惰性气体通路与外部空气断绝，同时在管16中设置减湿器12。
以此方式，防止含有会产生气孔的水分的外部空气进入惰性气体通路中。结果是，当惰性气体通路尖端处的惰性气体出口再次开启并且喷射惰性气体用于重新开始焊接时，气孔形成将得到抑制。
(第三实施方案)
参照图7，说明本发明的第三实施方案。
图7是说明根据本发明第三实施方案的铜焊设备40的构造的示意图。根据第三实施方案的铜焊设备40与根据第一实施方案的铜焊设备10的区别之处在于，除了后者的组件之外，还包括传感器42、测量部分(测量装置)43和控制器(第二控制装置)44。
传感器42感测由气体喷嘴14a喷射的惰性气体中的氢。测量部分43测量由传感器42所感测的氢的浓度。
控制器44控制焊接电源13，使得当由测量部分43所测的氢浓度已变得等于或小于预定参比值时向电极14b供应焊接电力，而当氢浓度超过参比值时使焊接电力停止。
然而，氢浓度的参比值是预先确定的，以使由气体喷嘴14a所喷射的惰性气体中的氢含量在焊接定子21的导体段端部21a或待焊接对象时产生使焊接强度维持在所需水平的气孔百分数。
使焊接强度维持在所需水平的气孔百分数为约15％以下。因此，例如可以将氢浓度的参比值设定为对应于氢含量为22.2mg/m3以下的值，这将产生14％以下的气孔百分数。
根据第三实施方案的铜焊设备40，仅在氢浓度等于或小于参比值时，使待焊接的对象进行焊接。
相应地，使焊接部分的气孔百分数为约15％以下，以将焊接强度维持在所需水平。
具有传感器42的测量部分43和控制器44可以应用于图5所示的第二实施方案的铜焊设备30中。

Claims (15)

1.一种焊接铜的方法，包括：
将惰性气体喷射到作为待焊接对象的铜上以用所述惰性气体覆盖所述铜上待焊接的部分；以及
进行放电以焊接所述待焊接的部分，其中：
使覆盖所述待焊接的部分的所述惰性气体进行去除所述惰性气体中所含水分的除湿过程。
2.根据权利要求1的焊接铜的方法，其中：
所述除湿过程对所述惰性气体进行除湿。
3.根据权利要求1或2的焊接铜的方法，其中：
所述方法还包括检测已进行所述除湿过程的所述惰性气体中包含的水分含量的水分含量检测过程。
4.根据权利要求1、2或3的焊接铜的方法，其中：
已进行所述除湿过程的所述惰性气体含有200mg/m3以下的水分含量。
5.根据权利要求1-4中任一项的焊接铜的方法，其中：
已进行所述除湿过程的所述惰性气体含有22.2mg/m3以下的氢含量。
6.根据权利要求1-5中任一项的焊接铜的方法，其中：
所述惰性气体是氩气、氦气和氮气中的任一种或其任意组合。
7.根据权利要求1-6中任一项的焊接铜的方法，其中：
所述方法还包括去除附着于作为待焊接对象的铜的表面的有机物质的去除过程。
8.根据权利要求7的方法，其中：
去除附着于作为待焊接对象的铜的表面的有机物质的所述去除过程是通过加热待焊接的部分并且达到其本身不会导致铜焊接的温度而进行的。
9.根据权利要求1-8中任一项的焊接铜的方法，其中：
通过电源向电极供应电力使得氢浓度落在特定范围内来进行焊接，所述范围确定为实现使焊接强度维持在所需水平的气孔百分数。
10.根据权利要求1-9中任一项的焊接铜的方法，其中：
所述铜的氧含量为10ppm以上。
11.一种焊接铜的设备，包括：
充装惰性气体的气体储存装置，
气体喷射装置，其将经由管取自所述气体储存装置的惰性气体喷射到作为待焊接对象的铜上以用所述惰性气体覆盖铜上的待焊接部分，以及
焊接装置，其由进行放电以焊接所述待焊接部分的电极和供应电力以使所述电极上发生放电的电源所构成，其中：
在所述气体储存装置和所述气体喷射装置之间设置的所述管中布置的减湿器，所述减湿器对由所述气体储存装置输送的惰性气体进行除湿以使所述惰性气体的水分含量被除湿并随后将经除湿的惰性气体输送到所述气体喷射装置。
12.根据权利要求11的焊接铜的设备，其中：
所述管由亲水性比橡胶或铁更低的材料制成。
13.根据权利要求11或12的焊接铜的设备，其中：
当由所述气体喷射装置喷射所述惰性气体时，控制所述焊接装置，将由电源提供的电力供给到电极以实现一定的热量，在该热量下在铜上不进行焊接，并且
在预定时间段经过之后，控制电力以实现焊接铜所需的热量。
14.根据权利要求11、12或13的焊接铜的设备，
所述设备还包括：
密封地封闭布置在所述气体喷射装置端部的惰性气体出口的封闭装置，
完全促动所述封闭装置的促动器，以及
第一控制装置，所述第一控制装置控制所述促动器以在所述电源停止向所述电极供应电力时使所述封闭装置密封地封闭所述惰性气体出口，并且控制所述促动器以在所述电源向所述电极供应电力用于焊接时使所述封闭装置从在所述惰性气体出口处的开口缩回。
15.根据权利要求11-14中任一项的焊接铜的设备，
所述设备还包括：
感测由所述惰性气体出口所喷射的惰性气体中的氢的传感器，
测量由所述传感器感测的氢的浓度的测量装置，以及
第二控制装置，所述第二控制装置控制电源使得在由所述测量装置所测的氢浓度变得等于或小于预定参比值时向所述电极提供电力，并且在所述氢浓度超过预定值时使电力停止，其中：
预先确定氢浓度的所述参比值，以使所述惰性气体中的氢含量在焊接铜时产生使焊接强度维持在所需水平的气孔百分数。
CN2011100212069A 2010-01-14 2011-01-14 焊接铜的方法和设备 Pending CN102151950A (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010-006256 2010-01-14
JP2010006256 2010-01-14
JP2010-269593 2010-12-02
JP2010269593A JP2011161514A (ja) 2010-01-14 2010-12-02 銅溶接方法及び銅溶接装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102151950A true CN102151950A (zh) 2011-08-17

Family

ID=44257732

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011100212069A Pending CN102151950A (zh) 2010-01-14 2011-01-14 焊接铜的方法和设备

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20110168678A1 (zh)
JP (1) JP2011161514A (zh)
CN (1) CN102151950A (zh)
DE (1) DE102011000122A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105817748A (zh) * 2015-01-23 2016-08-03 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于低热量输入铜联接的电弧焊接/钎焊方法

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013175252A1 (en) * 2012-05-24 2013-11-28 Elis Mantovani Kinetic electricity generator device
US20140367366A1 (en) * 2013-06-14 2014-12-18 Hobart Brothers Company Systems and methods of conditioning an air flow for a welding environment
EP3218135B1 (de) * 2014-11-10 2020-02-19 Fronius International GmbH Schweissdrahtmagazin mit feuchteschutz
WO2016133551A1 (en) * 2015-02-18 2016-08-25 Inductotherm Corp. Electric induction melting and holding furnaces for reactive metals and alloys
US11524354B2 (en) 2017-06-09 2022-12-13 Illinois Tool Works Inc. Systems, methods, and apparatus to control weld current in a preheating system
US20220305580A1 (en) * 2019-09-05 2022-09-29 Hitachi Astemo, Ltd. Welding method and electrical device
EP3797916A1 (de) * 2019-09-27 2021-03-31 Grob-Werke GmbH & Co. KG Vorrichtung und verfahren zum verschweissen von leiterenden eines bauteils einer elektrischen maschine
CN110855101B (zh) * 2019-12-16 2020-10-27 吴江市金澜机械制造有限公司 一种发电机定子自动扎线装置
US11673204B2 (en) 2020-11-25 2023-06-13 The Esab Group, Inc. Hyper-TIG welding electrode

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62238077A (ja) * 1986-04-07 1987-10-19 Hitachi Ltd 銅または銅合金の溶接方法
CN2100955U (zh) * 1991-04-29 1992-04-08 长治清华机械厂 焊接用保护气体混合提纯装置
US5396039A (en) * 1993-11-24 1995-03-07 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Process for assembling piping or components by TIG welding
JPH07256458A (ja) * 1994-03-23 1995-10-09 Hitachi Zosen Corp 銅材料および銅合金材料の溶接方法
CN1157766A (zh) * 1995-11-27 1997-08-27 波克股份有限公司 炉子
JP2006263734A (ja) * 2005-03-22 2006-10-05 Iwatani Industrial Gases Corp 高品質ガスシールドアーク溶接装置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3210516A (en) * 1965-03-03 1965-10-05 Westinghouse Electric Corp Automatic inert gas arc welding process
GB1539917A (en) * 1976-03-08 1979-02-07 Boc Ltd Methods of arc welding in a super-atmospheric environment
US4072043A (en) * 1976-12-20 1978-02-07 Texaco Inc. Method and system for detecting hydrogen in an inert gas stream
JPS57122917A (en) * 1981-01-26 1982-07-31 Marutani Kakoki Kk Method for changing over heat regeneration type adsorbing and dehumidifying apparatus
JPS6092074A (ja) * 1983-10-21 1985-05-23 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 金属の前処理方法
JP2666439B2 (ja) * 1988-12-06 1997-10-22 石川島播磨重工業株式会社 Ｔｉｇ溶接方法並びにｔｉｇ溶接設備
JPH03118976A (ja) * 1989-10-02 1991-05-21 Mitsubishi Electric Corp タフピッチ銅板等の突合せ溶接方法
JPH1034343A (ja) * 1996-07-24 1998-02-10 Komatsu Ltd プラズマ加工機用プラズマガス及びアシストガス供給装置及び供給方法
BR9801695B1 (pt) * 1997-05-26 2009-08-11 máquina elétrica rotativa.
JP3769990B2 (ja) * 1999-08-06 2006-04-26 株式会社デンソー 導体セグメント接合型の回転電機及びその製造方法
JP2000037613A (ja) * 1998-07-23 2000-02-08 Sanyo Electric Co Ltd 昇圧供給装置
US6331694B1 (en) * 1999-12-08 2001-12-18 Lincoln Global, Inc. Fuel cell operated welder
US6484563B1 (en) * 2001-06-27 2002-11-26 Sensistor Technologies Ab Method at detection of presence of hydrogen gas and measurement of content of hydrogen gas
JP3482409B1 (ja) * 2002-05-30 2003-12-22 東京エレクトロン株式会社 減湿装置及び減湿方法
US6924460B1 (en) * 2004-01-27 2005-08-02 Lincoln Global, Inc. Engine welder with shielding gas generation
FR2886561B1 (fr) * 2005-06-06 2007-09-07 Air Liquide Procede de soudo-brasage tig avec melange argon, helium et hydrogene
JP2007111714A (ja) * 2005-10-19 2007-05-10 Koike Sanso Kogyo Co Ltd トーチ

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62238077A (ja) * 1986-04-07 1987-10-19 Hitachi Ltd 銅または銅合金の溶接方法
CN2100955U (zh) * 1991-04-29 1992-04-08 长治清华机械厂 焊接用保护气体混合提纯装置
US5396039A (en) * 1993-11-24 1995-03-07 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Process for assembling piping or components by TIG welding
JPH07256458A (ja) * 1994-03-23 1995-10-09 Hitachi Zosen Corp 銅材料および銅合金材料の溶接方法
CN1157766A (zh) * 1995-11-27 1997-08-27 波克股份有限公司 炉子
JP2006263734A (ja) * 2005-03-22 2006-10-05 Iwatani Industrial Gases Corp 高品質ガスシールドアーク溶接装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
中国机械工程学会焊接学会: "《焊接手册》", 31 July 2001, 机械工业出版社 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105817748A (zh) * 2015-01-23 2016-08-03 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于低热量输入铜联接的电弧焊接/钎焊方法
CN105817748B (zh) * 2015-01-23 2018-11-06 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于低热量输入铜联接的电弧焊接/钎焊方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE102011000122A1 (de) 2011-09-01
US20110168678A1 (en) 2011-07-14
JP2011161514A (ja) 2011-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102151950A (zh) 焊接铜的方法和设备
CN106132614B (zh) 用于使用ac焊接波形和增强型耗材来改进镀锌工件的焊接的方法和系统
US9457432B2 (en) Apparatus and method for laser cleaning of coated materials prior to welding
CN106163719B (zh) 开启和使用组合填充焊丝送进和高强度能源以用于复合管内径的根部焊道焊接的焊接系统和方法
US8519303B2 (en) Cored welding electrode and methods for manufacturing the same
US10155276B2 (en) Method of welding surface-treated members using a welding wire
JP3753656B2 (ja) Ｙａｇレーザとアークの複合溶接方法および装置
US20040238511A1 (en) Method and apparatus for initiating welding arc with aid of vaporized chemical
WO2013024344A1 (en) Method and system to start and use combination filler wire feed and high intensity energy source for welding
US20090107970A1 (en) Method for controlling weld quality
CN108890088A (zh) 一种钛合金零件垂直角焊缝焊接装置
CA2250506A1 (fr) Procede et dispositif de soudage mig spray module
EP0584000B2 (en) Shielding gases for arc welding
JP2010207874A (ja) 溶接装置と溶接方法
US20120248069A1 (en) Systems and methods for using fluorine-containing gas for submerged arc welding
CN102626816A (zh) 用于气体熔池耦合活性tig焊的水冷焊枪
RU2319584C1 (ru) Способ дуговой наплавки и сварки с комбинированной газовой защитой
FR3012759A3 (fr) Systeme pour et procede de soudage et/ou de rechargement avec fil additionnel
CA2319851A1 (fr) Procede et installation de soudage mig de l'aluminium et de ses alliages
KR200398822Y1 (ko) 슬롯형 탄산가스 노즐
KR100848174B1 (ko) 레이저 용접시 발생하는 플라즈마 제어를 위한 레이저 용접지그
AU736916B2 (en) Method for plasma-arc welding of metals
KR20010040773A (ko) 아크 용접용 실드 플럭스-함유 와이어 제조 방법
FR2772297A1 (fr) Procede et dispositif de soudage a l'arc plasma a polarite variable
JP2006339185A (ja) コンデンサ用リード端子の溶接方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20110817