CN102592712A - 一种整体式多分支结构铜母线母排制备方法及母排 - Google Patents

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Abstract

一种整体式多分支结构铜母线母排制备方法及母排，将整体式多分支结构铜母线母排分成两部分，一部分为母件，一部分为子件，子件为母排的各个分支，分别连接在母件上，所述的子件是通过压力压入母件中，再通过高分子扩散焊组装焊接成一体的，在母件上按照子件的分布位置开有与子件宽度相等的压槽，同时将子件与母件相接部分同样铣削掉一部分，使得子件成为阶梯状；再将子件通过压力机压入母件的子件压槽内，并在子件与母件相压接部分的两接触面之间垫有一层助焊层，再将子母组合件置于高分子扩散压力焊接设备中进行高分子扩散压力焊接，焊接好后保持焊机压力让子件与母件的焊缝冷却到自然温度，再卸压。

Description

一种整体式多分支结构铜母线母排制备方法及母排
技术领域
本发明涉及一种金属材料零部件的加工制作方法，特别是一种整体式多分支结构铜母线母排制备方法及母排。主要用于电力机车（高速列车、动车、其他传统轨道车辆）牵引变流器主电路和其他电力变流器及配电柜主电路母线母排的加工制造。
技术背景
在目前的电气传输系统中，铜母线是用作传输电流的铜排，铜母线具有良好的导电性、导热性、耐腐蚀性，有较高的机械强度，无低温脆性，便于焊接，易于压力加工，广泛用于开关柜汇流排和发电机、变压器的引接线。随着工业技术的不断发展和电力变流装备的创新与普及，很多地方需要采用整体式多分支结构铜母线母排取代拼凑组装式母排母线。这样不但使产品美观大方，而且节约材料，降低导电阻抗，改善了导电性能。现在，整体式多分支结构铜母线母排现有制备方法主要有两种：一种是坯料整体雕铣加折弯成型的制造方法，该种方法是取得一个整体式坯料再折弯成型的制备方法，这种方法折弯成型时工艺难度大，结构形状与尺寸精度难以保证，而且，对于一些复杂形状产品根本无法实现。另一种是传统的火焰钎焊式制造方法，该方法是简单的将多个母排通过普通的火焰钎焊焊接起来；这种方法虽然简单，但在两组焊体之间易产生气隙气孔，焊缝有效接触面低，导电抗阻高，机械强度和导电性能都不理想。
近年，随着市场的进一步发展和对变流器产品性能要求的不断提高，特别是动车，高速列车的快速发展，市场研究需要开发出更加性能可靠，且加工简便的整体型多分支结构母线母排及其制备方法，以便制备结构更复杂，形状和尺寸更精准，性能更好更可靠，效率更高，成本更低的整体式多分支结构铜母线母排，满足电力机车牵引变流器和其他电力变流器及各类配电柜主电路对整体式多分支结构的铜母线母排的需求。为了达到整体多支，坚固可靠，多行复杂精准，导电阻抗小，生产成本低的综合功能，因此需要提供一种新的整体式多分支结构铜母线母排制备方法，但目前缺乏这样的制备方法，很有必要对此进一步研究改进。
通过国内专利文献检索只发现一个与本发明有关的专利：
1、专利申请号为CN200610124127.X，名称为“新型铜覆铝母排及其制备方法”的发明专利，该专利公开了一种新型铜覆铝母排及其制备方法，将铜材覆盖于铝芯板外表面，并通过轧制实现两者界面间的冶金结合。轧制方法是先将待加工的铝芯板及铜材进行表面预处理，再进行不等温复合轧制；最后进行包边轧制。利用上述方法制得的新型铜覆铝母排，包括铝芯板及覆盖于其外表面的铜层构成，所述的铜层厚度为总厚度的3-10%。但是该专利所公开的技术仍然没有解决现在整体式多分支结构铜母线母排制备中所存在的问题，因此很有必要对此加以进一步研究。
发明内容
本发明的目的是针对现在的多分支结构母线母排制备方法不足之处，提出了一种新的整体式多分支结构铜母线母排制备方法及母排；该铜母线母排制备方法能实现制品结构形状特异复杂制作，且外形与安装尺寸精准，结构强度可靠，导电抗阻小，生产效率高，制造成本低。
本发明项目下述技术方案实现的：一种整体式多分支结构铜母线母排制备方法，将整体式多分支结构铜母线母排分成两部分，一部分为母件，一部分为子件，子件为母排的各个分支，分别连接在母件上，其特征在于：所述的子件是通过压力压入母件中，再通过高分子扩散焊组装焊接成一体的。
优选地，所述的子件通过压力压入母件中是在母件上按照子件的分布位置开有与子件宽度相等的压槽，同时将子件与母件相接部分同样铣削掉一部分，使子件成为阶梯状；再将子件通过压力机压入母件的子件压槽内，并在子件与母件相压接部分的两接触面之间垫有一层助焊层；再将子母组合件置于高分子扩散压力焊接设备中进行高分子扩散压力焊接，焊接好后保持焊机压力让子件与母件的焊缝冷却到自然温度，再卸压。
优选地，所述的子件压入母件时的压力机的工作压力为45－76kg/cm2。
优选地，所述的高分子扩散压力焊接是利用工业松香做为焊接助剂，在温度为铜母线熔点的0.6倍，压力为12－14kg/cm2的条件下焊接30－40分钟完成。
优选地，所述的助焊层为比母件和子件材料熔点要低，且可相互共熔的金属材料层，可以是镍锌材料层或低熔点铜合金材料或银铜锌焊接片材。
根据上述母排所制作方法制作的母排是：一种整体式多分支结构铜母线母排，整体式多分支结构铜母线母排分成两部分，一部分为母件，一部分为子件，子件为母排的各个分支，分别连接在母件上，其特征在于：所述的子件是通过压力压入母件中，再通过高分子扩散焊组装焊接成一体的。
优选地，所述的子件通过压力压入母件中是在母件上按照子件的分布位置开有与子件宽度相等的压槽，同时将子件与母件相接部分同样铣削掉一部分，使子件成为阶梯状；再将子件通过压力机压入母件的子件压槽内，并在子件与母件相压接部分的两接触面之间垫有一层助焊层；再将子母组合件置于高分子扩散压力焊接设备中进行高分子扩散压力焊接起来的。
优选地，所述的助焊层为比母件和子件材料熔点要低，且可相互共熔的金属材料层，可以是镍锌材料层或低熔点铜合金材料或银铜锌焊接片材。
该发明的优势在于：其原理是通过多种加工工艺技术组合而形成整体式多分支结构铜母线母排制备方法。应用这种方法制作轨道车辆牵引变流器，其他电力变流器，电力配电柜主电路中整体式多分支结构铜母线母排具有独特的优势。本发明与传统的制备方法相比，具有下列独特的优点：
1、降低了产品制造的工艺技术难度，提高了制品的形状与尺寸精度。如果采用雕铣方法首先雕铣出一个整体式坯件，再进行折弯成型的制备方法，折弯成型时工艺难度特别大，结构形状与尺寸精度难以保证，对于形状复杂特异的产品根本无法实现。本发明采用了多子件分体成形与焊接集成的制备方法，使折弯成型工艺简化和优化，降低了工艺技术难度，既制备形状复杂特异的工件，又能保证制品的结构形状与尺寸精度。
2、提高了原材料利用率，降低了产品的制造成本。本制备方法由于采用扁铜条或铜板进行分切加工而取得子件坯料，对子件弯曲成型后通过组合焊接集成为整体，基本无废料损耗，大幅度提高了原材料利用率，降低了产品的制造成本。
3、提高了子件间联结贴合面的焊接熔合率与结合强度。降低了导电阻抗，提高了产品的导电率。整体式多分支结构铜母线母排制备方法，在对各子件进行组合焊接集成为整体时，其焊接方法采用压力状态下高分子扩散焊接技术，使子件间贴合面母材熔融均匀一致，粘合紧密完整，既杜绝了火焰钎焊工艺存在气孔气隙而降低焊接强度且增加导电阻抗的焊接缺陷，又消除了分体拼装式因贴合不平整表面不干净（氧化与污垢）而增加附加抗阻的缺陷，提高了制品的结构强度，降低了导电抗阻。
附图说明
图1、为本发明整体结构示意图；
图2、为附图1的A-A剖面视图； 
图3、为附图1的C向视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施案例对本发明做进一步描述。
如图1—3所示，本发明涉及一种整体式多分支结构铜母线母排制备方法，将整体式多分支结构铜母线母排分成两部分，一部分为母件，一部分为子件，子件为母排的各个分支，分别连接在母件上，其特征在于：所述的子件是通过压力压入母件中，再通过高分子扩散焊组装焊接成一体的。
优选地，所述的子件通过压力压入母件中是在母件上按照子件的分布位置开有与子件宽度相等的压槽，同时将子件与母件相接部分同样铣削掉一部分，使得子件成为阶梯状；再将子件通过压力机压入母件的子件压槽内，并在子件与母件相压接部分的两接触面之间垫有一层助焊层，再将子母组合件置于高分子扩散压力焊接设备中进行高分子扩散压力焊接，焊接好后保持焊机压力让子件与母件的焊缝冷却到自然温度，再卸压。
优选地，所述的子件压入母件时的压力机的工作压力为45－76kg/cm2。
优选地，所述的高分子扩散压力焊接是利用工业松香做为焊接助剂，在温度为铜母线熔点的0.6倍，压力为12－14kg/cm2的条件下焊接30－40分钟完成。
优选地，所述的助焊层为比母件和子件材料熔点要低，且相互共熔的金属材料层，可以是镍锌材料层或低熔点铜合金材料或银铜锌焊接片材。
根据上述母排所制作方法制作的母排是：一种整体式多分支结构铜母线母排，整体式多分支结构铜母线母排分成两部分，一部分为母件，一部分为子件，子件为母排的各个分支，分别连接在母件上，其特征在于：所述的子件是通过压力压入母件中，再通过高分子扩散焊组装焊接成一体的。
优选地，所述的子件通过压力压入母件中是在母件上按照子件的分布位置开有与子件宽度相等的压槽，同时将子件与母件相接部分同样铣削掉一部分，使子件成为阶梯状；再将子件通过压力机压入母件的子件压槽内，并在子件与母件相压接部分的两接触面之间垫有一层助焊层；再将子母组合件置于高分子扩散压力焊接设备中进行高分子扩散压力焊接起来的。
优选地，所述的助焊层为比母件和子件材料熔点要低，且可相互共熔的金属材料层，可以是镍锌材料层或低熔点铜合金材料或银铜锌焊接片材。
实施例一
一种整体式多分支结构铜母线母排制备方法，采用各子件与母件分体加工成型，再将各子件与母件组合焊接集成为整体。首先把扁铜条或铜板，经锯床或金属雕刻机或数控铣床或数控加工中心，按母件和各子件形状和尺寸加工出母件1，子件2，子件3，子件4，子件5，子件6的坯料，去毛刺后将母件和子件分别上铣床铣槽、铣台阶、钻孔（也可用钻床），铣钻加工完毕后去毛刺，使母件上安装子件的位置形成与子件数量相等的子件安装槽7，子件上则形成与母件子件安装槽相对应的阶梯接头8，再用折弯机模在折弯机或液压机上对子件2，子件3，子件4，子件5，子件6主体折弯成型，折弯成型后把接线安装螺母分别焊接在子件2，子件3，子件4，子件5，子件6上，再按照母件上子件安装槽7的大小裁剪好镍锌材料制作的中间助焊层块9，并将中间助焊层块9安防在各子件安装槽7中，再将子件2，子件3，子件4，子件5，子件6用压机在压力机的工作压力为56kg/cm2的压力下压入母件相对应的子件安装槽7中，最后将安装有子件2，子件3，子件4，子件5，子件6的母件一起放入高分子扩散焊设备中，在温度为铜母线熔点的0.6倍，压力为14kg/cm2的条件下，利用工业松香做为焊接助剂，焊接30－40分钟，用压力式高分子扩散焊把子件2，子件3，子件4，子件5，子件6牢固地与母件组合焊接成一体，制造出一件符合设计要求的整体式多分支结构的形状复杂的铜母线母排。
实施例二
实施例二的工艺步骤与实施例一是一样的，只是所采用的中间助焊层的材料为低熔点铜合金材料，且相互可共熔的金属材料；所述的子件压入母件时的压力机的工作压力为45 kg/cm2，所述的高分子扩散压力焊接是利用工业松香做为焊接助剂，在温度为铜母线熔点的0.7倍，压力为12kg/cm2的条件下进行的。
实施例三
实施例二的工艺步骤与实施例一是一样的，只是所采用的中间助焊层的材料为银铜锌焊接片材；所述的子件压入母件时的压力机的工作压力为76 kg/cm2，所述的高分子扩散压力焊接是利用工业松香做为焊接助剂，在温度为铜母线熔点的0.65倍，压力为16kg/cm2的条件下进行的。
该发明的优势在于：由于采用了分解分体加工，由于采用了分解分体加工，焊接组合集成，把复杂结构拆分为简单结构，简化了制造工艺，提高了制品质量，降低了产品的制造成本。特别是用于火车牵引变流器，其他电力变流器，输变电配电柜主电路中德整体式多分支结构的铜母线母排的制备具有独特的优点，本发明与传统的坯料整体雕铣成型式和散件组装式及火焰钎焊组合集成式等方法相比，具有以下独特优点：
1、降低了制造的工艺技术难度，提高了制品的结构形状与尺寸精度。整体式多分支结构铜母线母排如果采用雕铣方法取得一个整体式坯料再折弯成型的制备方法，折弯成型时工艺难度大，结构形状与尺寸精度难以保证，而且，对于一些复杂形状产品根本无法实现。本发明采用了折分式多子件分体成型与焊接集成的制备方法，使折弯成型工艺技术得到简化和优化，既能制备形状复杂特异的工件，又能保证提高制品的结构形状与尺寸精度。
2、提高了原材料利用率，降低了产品的制造成本。本发明由于采用扁铜条或铜板进行子件坯料分体式下料加工后，再通过组合焊接把各子件集成为一体，废料很少或基本无废料损耗，大幅度提高了原材料利用率，降低了产品的制造成本。
3、提高了子件间焊接贴合面的熔融粘合率与结合强度，降低了焊接面的导电抗阻，提高了产品的导电性能。采用本发明进行整体式多分支结构铜母线母排制备，在对各子件进行组合焊接集成为整体时，其焊接方法采用了加压条件下高分子扩散焊接技术，使各子件间贴合面焊缝母材熔融均匀一致，并通过中间助焊层使得整个接触面的焊缝粘合紧密完整，既杜绝了火焰钎焊因存在气孔气隙而降低制品强度和增加导电抗阻的质量缺陷，又彻底消除了分体拼装式产品因贴合面不平滑、表面不干净（氧化与污垢）而增加导电阻抗的缺陷，有效地提高了制品的结构强度，降低了导电阻抗，提高产品导电性能。

Claims (10)

1.一种整体式多分支结构铜母线母排制备方法，将整体式多分支结构铜母线母排分成两部分，一部分为母件，一部分为子件，子件为母排的各个分支，分别连接在母件上，其特征在于：所述的子件是通过压力压入母件中，再通过高分子扩散焊组装焊接成一体的。
2.如权利要求1所述整体式多分支结构铜母线母排制备方法，其特征在于：所述的子件通过压力压入母件中是在母件上按照子件的分布位置开有与子件宽度相等的压槽，同时将子件与母件相接部分同样铣削掉一部分，使得子件成为一种阶梯状；再将子件通过压力机压入母件的子件压槽内，并在子件与母件相压接部分的两接触面之间垫有一层助焊层，再将子母组合件置于高分子扩散压力焊接设备中进行高分子扩散压力焊接，焊接好后保持焊机压力让子件与母件的焊缝冷却到自然温度，再卸压。
3.如权利要求2所述整体式多分支结构铜母线母排制备方法，其特征在于：所述的子件压入母件时的压力机的工作压力为45－76kg/cm2。
4.如权利要求2所述整体式多分支结构铜母线母排制备方法，其特征在于：所述的高分子扩散压力焊接是利用工业松香做为焊接助剂，在温度为铜母线熔点的0.6倍，压力为12－14kg/cm2的条件下焊接30－40分钟完成。
5.如权利要求2所述整体式多分支结构铜母线母排制备方法，其特征在于：所述的助焊层为比母件和子件材料熔点要低，且相互相溶的金属材料层。
6.如权利要求5所述整体式多分支结构铜母线母排制备方法，其特征在于：所述的助焊层是镍锌材料层或银铜锌焊接片材层。
7.如权利要求5所述整体式多分支结构铜母线母排制备方法，其特征在于：所述的助焊层是低熔点铜合金材料层。
8.一种按照权利要求1制作的整体式多分支结构铜母线母排，整体式多分支结构铜母线母排分成两部分，一部分为母件，一部分为子件，子件为母排的各个分支，分别连接在母件上，其特征在于：所述的子件是通过压力压入母件中，再通过高分子扩散焊组装焊接成一体的。
9.如权利要求8所述整体式多分支结构铜母线母排，其特征在于：所述的子件通过压力压入母件中是在母件上按照子件的分布位置开有与子件宽度相等的压槽，同时将子件与母件相接部分同样铣削掉一部分，使子件成为阶梯状；再将子件通过压力机压入母件的子件压槽内，并在子件与母件相压接部分的两接触面之间垫有一层助焊层；再将子母组合件置于高分子扩散压力焊接设备中进行高分子扩散压力焊接起来的。
10.如权利要求9所述整体式多分支结构铜母线母排，其特征在于：所述的助焊层为比母件和子件材料熔点要低，且可相互共熔的金属材料层。
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