CN104332724A - 一种铜铝对接加叠接导电排 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种铜铝对接加叠接导电排，该导电排包括铝排(1)、铜排(2)、叠接铝排(4)；其中，铝排(1)位于中间，在铝排(1)的两端分别连接一个铜排(2)，该铝排(1)和铜排(2)截面的形状和大小相一致，在铝排(1)的下面再连接一个与铝排(1)等宽的叠接铝排(4)，该叠接铝排(4)的两端长度超过铝排(1)与铜排(2)的连接处(3)，叠加铝排的超出部位(41)分别与铝排(1)两端的铜排(2)的下表面连接。该导电排是一种最具经济性的以铝代铜、导电性好、电阻低、安全可靠、使用寿命长的铜铝对接或对接加叠接导电排，导电排的截面形状为扁形、矩形、圆角矩形。

Description

一种铜铝对接加叠接导电排
技术领域
本发明涉及一种电力输电或配电用汇流导电排。属于导电排执著的技术领域。 
背景技术
由于金属铜与同样作为导电材料的金属铝相比资源匮乏、价格高，因此以铝代铜具有很高的经济性。但是由于金属铝表面易氧化，与铜接触后因电位差更易产生电化学腐蚀，加剧表面氧化，产生的氧化铝不能导电，严重影响导电排连接处的导电性。为了解决这一问题，现有采用的技术有在铝导体接头处镀铜镀锡处理的，也有利用铜包铝排的，还有通过铜铝接头体铸造过渡的，但都存在一些弊端。采用镀铜、镀锡处理的，镀层易氧化、易脱落，不能经久耐用；采用铜包铝排的，加工难、成本高且工艺不过关、质量参差不齐、材料分离回收难度大，存在难以还原的环保问题，铜包铝排在切割、冲压、折弯过程中易分层，而且铜包铝的直流电阻率(20℃)0.02554Ωmm2/m，与纯铝电阻率(20℃)0.0285Ωmm2/m的数值相比提升不多，与纯铜排相比，性价比并不高；采用接头体铸造过渡的(见发明专利：电力传输用母线及其母线组件，公开号：CN101640319A)，虽然解决了铜铝接头难的问题，但也存在工艺复杂和浇注过程中铝会产生氧化物，使纯度受到影响，浇注铝接头与挤压成型的铝排密度也存在差异，此外，将浇注好的接头铝部分与铝导电排连接还需要大量的焊接，程序繁琐，不适应于大规模生产。 
除以上工艺外，铜铝过渡接头对焊也是一条技术途径，目前采用的技术有旋转摩擦焊、闪光电阻焊。旋转摩擦焊工艺有它的局限性，只限于圆柱或圆管铜铝型材的过渡焊接，如电缆的接头接线端子，而扁形、椭圆形、矩形等截面的材料不能焊接；闪光电阻焊焊接工艺也被应用在铜铝接头的对焊上(见实用新型专利：液浸式变压器铜铝排，公开号：CN201072694Y)，闪光电阻焊由于铜铝的熔点差距大，是通过铝原子高温扩散达到对接的，达不到再结晶的冶金反应过程，而且由于没有真空环境或惰性气体保护，仅依靠焊接过程中产生的金属蒸汽起不到避免金属铜铝高温氧化的作用，另外由于闪光焊的工艺参数复杂不易掌握，因此该工艺会严重影响铜铝过渡部位的焊接质量，连接部位达不到铝排本身应有的导电率，大幅增加了导电排的电阻率，降低了导电排的载流量，使用这样的导电排存在严重的安全风险。 
综上所述，真正做到以铝代铜，真正解决铝导体接头表面氧化的问题，铜铝的可靠过渡是一个关键技术，该技术是整个电力输电和配电行业亟需解决的重大难题。 
发明内容
技术问题：本发明的目的是提供一种铜铝对接加叠接导电排，是一种最具经济性的以铝代铜、导电性好、电阻低、安全可靠、使用寿命长的铜铝对接或对接加叠接导电排，导电排的截面形状为扁形、矩形、圆角矩形。 
技术方案：本发明的一种铜铝对接加叠接导电排包括铝排、铜排、叠接铝排； 
其中，铝排位于中间，在铝排的两端分别连接一个铜排，该铝排和铜排截面的形状和大小相一致，在铝排的下面再连接一个与铝排等宽的叠接铝排，该叠接铝排的两端长度超过铝排与铜排的连接处，叠加铝排的超出部位分别与铝排两端的铜排的下表面连接。 
所述铝排与铜排采用机械搅拌摩擦焊的方法将二者连接；在高速旋转以及压力作用下，使工件达到塑性化，将焊接界面的铜金属和铝金属破碎搅合，形成固态流动，产生重新结晶的冶金过程，从而实现了两种金属过渡的金相合金化连接。 
所述在铝排一侧叠加的一根叠接铝排的宽度与对接的铝排铜排一致，采用搅拌摩擦焊焊接方法进行对焊加叠焊，使叠接铝排4与铜排铝排成为一体化导电排。 
有益效果：本发明通过铜铝对接加叠接固态焊接的方法，焊接质量好、达到材料再结晶冶金熔合合金化的过渡，克服了旋转摩擦焊对截面形状选择的局限性，克服了闪光电阻焊焊接过渡界面氧化、不牢靠、电阻大的问题，克服了浇注铸铝板件浇注过程中造成的材料纯度受影响、密度差异以及工艺繁琐、生产效率低的问题。本发明的一种铜铝对接或对接加叠接导电排的铜铝对接部位电阻低于纯铝排，解决了铜铝过渡的可靠连接，解决了铝排等同铜排载流量存在截面差的问题，解决了铜铝对接、对接加叠接焊接的世界性难题，最终实现了以铝代铜的目标。 
附图说明
图1为对接的结构示意图， 
图2为对接加叠接的结构示意图， 
图中有：铝排1、铜排2、连接处3、叠接铝排4、叠加铝排的超出部位41。 
具体实施方式
本发明的铜铝对接加叠接导电排包括铝排1、铜排2、叠接铝排4；其中，铝排1位于中间，在铝排1的两端分别连接一个铜排2，该铝排1和铜排2截面的形状和大小相一致，在铝排1的下面再连接一个与铝排1等宽的叠接铝排4，该叠接铝排4的两端长度超过铝排1与铜排2的连接处3，叠加铝排的超出部位41分别与铝排1两端的铜排2的下表面连接。 
将铝排两端与铜排对接，由于铜铝材料熔点不一致，对接部位采用固态焊接，通过机械搅拌摩擦焊的方法，在高速旋转以及压力作用下，使工件达到塑性化，将焊接界面的铜金属和铝金属破碎搅合，形成固态流动，产生重新结晶的冶金过程，从而实现了两种金属过渡的金相合金化连接。 
考虑到满足铝导体与铜接头等同载流量的需要，将铝排两端与铜排对接，同时在导电排一侧叠加一根铝排，叠加排的宽度与对接的铝排、铜排一致，长度超出铝排与铜排对接的部位，通过与技术方案一同样的搅拌摩擦焊焊接方法进行对焊加叠焊，使铝排与铜排、叠加铝排成为一根导电排。 
实施例1：将铝排1两端与铜排2对接，通过机械搅拌摩擦焊的方法将对接部位3焊为一体，成为一根铜、铝对接的导电排。 
实施例2：将铝排1两端与铜排2对接，同时在导电排一侧叠加一根铝排4，叠加排的宽度与对接的铝排1、铜排2一致，长度超出铝排与铜排对接的部位41，通过机械搅拌摩擦焊的方法将对接部位3一次性进行对焊加叠焊，使铝排与铜排、叠加铝排成为一根对接加叠接的导电排。 

Claims (3)

1.一种铜铝对接加叠接导电排，其特征在于该导电排包括铝排（1）、铜排（2）、
叠接铝排（4）；其中，铝排（1）位于中间，在铝排（1）的两端分别连接一个铜排（2），该铝排（1）和铜排（2）截面的形状和大小相一致，在铝排（1）的下面再连接一个与铝排（1）等宽的叠接铝排（4），该叠接铝排（4）的两端长度超过铝排（1）与铜排（2）的连接处（3），叠加铝排的超出部位（41）分别与铝排（1）两端的铜排（2）的下表面连接。
2.根据权利要求1所述的铜铝对接加叠接导电排，其特征在于所述铝排（1）与铜排（2）采用机械搅拌摩擦焊的方法将二者连接；在高速旋转以及压力作用下，使工件达到塑性化，将焊接界面的铜金属和铝金属破碎搅合，形成固态流动，产生重新结晶的冶金过程，从而实现了两种金属过渡的金相合金化连接。
3.根据权利要求1或2所述的铜铝对接加叠接导电排，其特征在于所述在铝排（1）一侧叠加的一根叠接铝排（4）的宽度与对接的铝排（1）、铜排（2）一致，采用搅拌摩擦焊焊接方法进行对焊加叠焊，使叠接铝排（4）与铜排（2）、铝排（1）成为一体化导电排。
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