CN103252567B - 一种大尺寸钽条的焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及采用闪光对焊焊接轧制后钽条的方法，尤其是一种大尺寸钽条的焊接方法。其特点是，包括如下步骤：将轧制后的两根钽条组成一个对接焊头，该对接焊头的两端分别被对焊机的两个电极夹紧，并且向对接焊头的两端施加顶锻力，使其端面逐渐移近达到局部接触，然后接通电源，利用电阻热加热触点产生闪光使接触的端面熔化，直至达到预定温度时，迅速施加顶锻力完成焊接。钽条传统的焊接采用的是冷焊，由于国内冷焊设备只适宜焊接Ф3mm以下的钽条，无法进行Φ4mm或者4×4mm以上的钽条焊接。采用本发明方法解决了Φ4mm或者4×4mm以上的钽条焊接的问题，为大规格钽条的连续轧制或者拉拔提供了可行性。

Description

一种大尺寸钽条的焊接方法

技术领域

本发明涉及采用闪光对焊焊接轧制后钽条的方法，尤其是一种大尺寸钽条的焊接方法。

背景技术

生产钽丝的钽条一般轧制到3×3mm或Φ3mm进行冷焊，一般冷焊为Φ3mm以下，而钽条轧制为3×3mm时，通常轧制钽条的烧结钽棒的重量为5-8kg，一般情况是几根钽条编为一批，中间有几个焊点。目前Φ3mm钽条采用冷焊的方式能够满足小直径钽条的焊接，无法进行Φ4mm或者4×4mm以上的钽条焊接。

随着钽丝生产技术的进步，各厂家都致力于提高生产效率，改进产品质量，降低生产成本，以提高产品的市场竞争力。与此同时，新技术、新工艺、新设备的使用又为提高竞争力提供了有力的保障。钽条的无头轧制技术及辊模拉拔技术是随着日益剧烈的市场竞争和高质量的产品要求而产生的，无头轧制技术是多根钽条焊接在一起，从而实现轧制过程的连续化。辊模拉拔技术同样能够实现连续化的生产，两项技术具有降低物料消耗、稳定生产工艺、减少事故、提高生产效率的优点，是今后极具发展潜力和应用前景的实用型技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种大尺寸钽条的焊接方法，能够保证焊接钽条在后续加工过程中的不断丝及钽条加工成丝材力学性能及化学杂质含量的一致性。

一种大尺寸钽条的焊接方法，其特别之处在于，包括如下步骤：将轧制后的两根钽条组成一个对接焊头，该对接焊头的两端分别被对焊机的两个电极夹紧，并且向对接焊头的两端施加顶锻力，使其端面逐渐移近达到局部接触，然后接通电源，利用电阻热加热触点产生闪光使接触的端面熔化，直至达到预定温度时，迅速施加顶锻力完成焊接。

轧制后的钽条的截面为方形、菱形或圆形，其中截面为菱形的钽条尺寸为3×3～30×30mm，截面为圆形的钽条尺寸为Φ3～30mm，截面为方形的钽条尺寸为3×3～30×30mm。

钽条的伸出长度为L=4～35mm，并且焊接时材料的伸出长度相等。

钽条的闪光留量为Δf=1.5～5mm。

钽条的闪光电流为20000～31000A。

钽条的顶锻留量为Δup=4.5～24mm。

钽条的闪光速度为2～10mm/s。

钽条的顶锻速度为60～120mm/s。

钽条的顶锻力为P=1500～3000N。

预定温度为2400-2700℃，焊后冷却过程加惰性气体进行保护，气体流量为10-20L/min。

钽条传统的焊接采用的是冷焊，由于国内冷焊设备只适宜焊接Ф3mm以下的钽条，无法进行Φ4mm或者4×4mm以上的钽条焊接。采用本发明方法解决了Φ4mm或者4×4mm以上的钽条焊接的问题，为大规格钽条的连续轧制或者拉拔提供了可行性。

附图说明

附图1为本发明方法中闪光电流的伸出长度和留量原理图。

具体实施方式

本发明提供了一种采用闪光对焊焊接轧制后大尺寸钽条的焊接方法，它能够保证焊接钽条在后续加工过程中的不断丝及丝材力学性能及化学杂质含量的一致性。

这种钽条闪光对焊的方法，具体是钽条的两头分别由电极夹住，电极接变压器，上方产生夹紧力，两段施加顶锻力，所述钽条的两端在两电极之间各伸出长度为L4～35mm，闪光留量Δf=1.5～5mm，顶锻留量Δup=4.5～24mm，焊接材料焊前预热是在焊机上，通过预热而将焊件端面温度提高到一合适值后，再进行闪光和顶锻过程。

预热阶段结束时，杆料端面得到均匀的预热，并达到所要求的温度值。预热温度为2400-2700℃，闪光电流20000～31000A，闪光对焊的速度2～10mm/s，顶锻速度60～120mm/s，顶锻力为1500～3000N，焊接时材料的伸出长度相等。

常温下钽在空气中是稳定的，但是加热至300℃以上开始氧化，随着温度的升高，氧化速度加快。低温下，钽能溶解大量的氢，但是吸氢的速度比较缓慢，当温度高于500℃时，吸氢的速度最大，此时形成钽的氢化物。600℃时钽与氮气发生反应生成固溶体。闪光过程中，液体过量爆破时产生的金属蒸气及气体（CO、CO₂等）减少了空气向对口间隙的侵入，形成自保护，同时，金属蒸气及抛射的金属液滴被强烈氧化而减少了气体介质中氧的分压，从而降低了对口间隙中气体介质的氧化能力。

闪光后期在端面上形成的液体金属层，为顶锻时排除氧化物和过热金属提供了有利条件。但是在冷却开始阶段钽的温度还处于一个高温阶段，为了防止氧化等现象，焊接过程必须在真空中或惰性气体保护下进行。焊前要去除表面的氧化物及污物。焊后还要进行真空退火来提高接头性能。本方法采用在惰性气体保护下进行焊接。在钽条冷却过程中采用在惰性气体如Ar(纯度≥99.9%)保护，冷却时保护气体的流量为10-20L/min。

如图1所示，其中伸出长度L=L1+L2，伸出长度的作用是为了保证必要的留量（焊接缩短量）和调节加热时的温度场。L过大会使温度场平缓，加热区变宽，使塑性变形不易在对口处集中，因而导致排除氧化夹杂困难，同时耗能增大和易发生位错、旁弯等形位缺陷；L过小使相夹钳电极散热增加，温度场变陡，塑性变形困难，需增大焊接顶锻力。

闪光留量Δf即考虑焊件在闪光阶段的缩短量而预留的长度，闪光流量太大浪费材料及能源，太小会使加热不足，不利于顶端时的塑性变形。

顶锻留量Δup即考虑对焊时两焊件因顶锻缩短而预留的长度。顶锻留量太小，会使液态金属残留在接口中，易形成粗大的组织晶粒、夹杂及凝固缺陷，使接头性能下降；太大会使接头趋于纤维严重扭曲或撕裂，使焊头冲击韧性下降。

实施例1：

首先将边长为4×4mm菱形钽条剪除轧制开裂的部分，保证钽条断头无开裂、空心及黑心。严格清除焊接部位30mm范围内的油污和其他污染物，并用酒精擦拭，保证焊接区域干净清洁。

然后将两根4×4mm菱形钽条两头分别用对焊机的两个电极夹住，两个电极接对焊机的变压器，从而在钽条上方产生夹紧力，钽条的两端在两电极之间各伸出长度为L=6mm，闪光留量Δf=1.5mm，顶锻留量Δup=4.5mm。

对焊接材料焊前预热是在对焊机上进行，通过预热而将焊件端面温度提高到一合适值后，再进行闪光和顶锻过程。预热阶段结束时，钽条端面得到均匀的预热，并达到所要求的温度值。本例中预热温度为2450℃，闪光电流22000A，闪光对焊的速度4mm/s，顶锻速度80mm/s，顶锻力为1800N，焊接时材料的伸出长度相等。在钽条冷却过程中采用在惰性气体Ar(纯度≥99.9%)保护，冷却时保护气体的流量为15L/min。

实施例2：

首先将边长为6×6mm菱形钽条剪除轧制开裂的部分，保证钽条断头无开裂、空心及黑心。严格清除焊接部位30mm范围内的油污和其他污染物，并用酒精擦拭，保证焊接区域干净清洁。

然后将两根6×6mm菱形钽条两头分别由电极夹住，两个电极接对焊机的变压器，上方产生夹紧力，所述钽条的两端在两电极之间各伸出长度为L=8mm，闪光留量Δf=1.8mm，顶锻留量Δup=4.7mm，焊接材料焊前预热是在焊机上，通过预热而将焊件端面温度提高到一合适值后，再进行闪光和顶锻过程。预热阶段结束时，杆料端面得到均匀的预热，并达到所要求的温度值。本例中预热温度为2450℃，闪光电流23000A，闪光对焊的速度5mm/s，顶锻速度90mm/s，顶锻力为1850N，焊接时材料的伸出长度相等。在钽条冷却过程中采用在惰性气体Ar(纯度≥99.9%)保护，冷却时保护气体的流量为15L/min。

Claims (1)

1.一种大尺寸钽条的焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：将轧制后的两根钽条组成一个对接焊头，该对接焊头的两端分别被对焊机的两个电极夹紧，并且向对接焊头的两端施加顶锻力，使其端面逐渐移近达到局部接触，然后接通电源，利用电阻热加热触点产生闪光使接触的端面熔化，直至达到预定温度时，迅速施加顶锻力完成焊接；

轧制后的钽条的截面为方形、菱形或圆形，其中截面为菱形的钽条尺寸为3×3～30×30mm，截面为圆形的钽条尺寸为Φ3～30mm，截面为方形的钽条尺寸为3×3～30×30mm；

钽条的伸出长度为L＝4～35mm，并且焊接时材料的伸出长度相等；

钽条的闪光留量为Δf＝1.5～5mm；

钽条的闪光电流为20000～31000A；

钽条的顶锻留量为Δup＝4.5～24mm；

钽条的闪光速度为2～10mm/s；

钽条的顶锻速度为60～120mm/s；

钽条的顶锻力为P＝1500～3000N；

预定温度为2400-2700℃，焊后冷却过程加惰性气体进行保护，气体流量为10-20L/min。