專利名稱：一種鋁-銅復(fù)合板過(guò)渡接頭的銅表面缺陷的焊接修補(bǔ)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種爆炸焊接復(fù)合材料的焊接領(lǐng)域技術(shù)，特別涉及到一種鋁-銅復(fù)合 板過(guò)渡接頭的銅表面缺陷的焊接修補(bǔ)方法。
背景技術(shù)：
鋁和銅都是電的良導(dǎo)體和制造導(dǎo)電體的材料，銅儲(chǔ)量少，產(chǎn)量少，加工較難和價(jià)格 較高，而鋁則相反，因而在電力工業(yè)中在許多情況下需要以鋁代銅。以鋁代銅是發(fā)展電力 工業(yè)的一項(xiàng)重要的技術(shù)措施，在許多時(shí)候銅和鋁的過(guò)渡連接是推廣鋁導(dǎo)線、節(jié)約銅材的重 要課題。鋁和銅之間采用機(jī)械法連接是不可靠的，需要采用焊接的方法，以減小它們之間 的電阻和電能的消耗，但鋁和銅的熔點(diǎn)相差較大，高溫下鋁強(qiáng)烈氧化，另外，它們能夠形成 AlCu2, Al2Cu3和AlCu等金屬間化合物，因此鋁和銅之間采用熔化焊比較困難。而鋁和銅的 壓力焊、電阻對(duì)焊、摩擦焊和擴(kuò)散焊等的成本又較高，難于在大規(guī)模生產(chǎn)中推廣。比較起來(lái)， 采用爆炸焊的方法制造鋁-銅復(fù)合板可以實(shí)現(xiàn)鋁和銅的冶金結(jié)合，生產(chǎn)成本較低，適合于 大規(guī)模生產(chǎn)鋁-銅復(fù)合板，常用這種鋁-銅復(fù)合板來(lái)加工成過(guò)渡接頭，其中一種鋁-銅復(fù)合 板過(guò)渡接頭規(guī)格尺寸見(jiàn)附圖1，這種鋁-銅復(fù)合板過(guò)渡接頭的鋁端和鋁導(dǎo)體、銅端和銅導(dǎo)體 分別用熔化焊法焊接，于是鋁和銅的導(dǎo)電體就強(qiáng)固地連接起來(lái)了，這種鋁-銅復(fù)合板過(guò)渡 接頭的妙用就是變異種金屬的焊接為同種金屬的焊接。目前鋁-銅復(fù)合板過(guò)渡接頭在鋁材 表面處理和大型電鍍生產(chǎn)設(shè)備中有廣泛的應(yīng)用，市場(chǎng)應(yīng)用前景廣闊，具有較高的推廣價(jià)值。采用爆炸焊的方法制作鋁-銅復(fù)合板過(guò)渡接頭時(shí)，由于銅較軟，在爆炸焊接過(guò)程 中會(huì)在銅表面產(chǎn)生一些凹坑缺陷，修復(fù)這些缺陷的最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的辦法是進(jìn)行焊接修補(bǔ)，但 對(duì)于鋁-銅復(fù)合板過(guò)渡接頭銅表面缺陷的焊接，一方面由于銅的導(dǎo)熱系數(shù)大，焊接時(shí)熱量 會(huì)迅速?gòu)募訜釁^(qū)傳導(dǎo)出去，焊接區(qū)很難達(dá)到熔化溫度，必須采用大功率，能量集中的焊接方 法，此外，銅熔化后表面張力小，流動(dòng)性大，表面成形能力差，因此焊接比較困難；另一方面， 采用通常的焊接方法，焊接熱量會(huì)對(duì)鋁-銅復(fù)合板過(guò)渡接頭中鋁和銅的界面結(jié)合強(qiáng)度產(chǎn)生 不利影響，甚至?xí)痄X和銅的界面產(chǎn)生局部剝離現(xiàn)象，從而會(huì)大大降低鋁-銅復(fù)合板過(guò) 渡接頭的結(jié)合強(qiáng)度和電導(dǎo)率。因此，對(duì)于鋁-銅復(fù)合板過(guò)渡接頭銅表面的焊接，必須既要采 用大功率的焊接方法，同時(shí)又要盡量減小焊接時(shí)導(dǎo)入的熱量對(duì)鋁-銅復(fù)合板界面結(jié)合強(qiáng)度 的影響。對(duì)于鋁-銅復(fù)合板過(guò)渡接頭銅表面凹坑缺陷的焊接工藝方法，目前找不到任何相 關(guān)的文獻(xiàn)資料，也沒(méi)有檢索到相關(guān)專利。對(duì)于鋁-銅復(fù)合板過(guò)渡接頭的銅表面在爆炸焊接過(guò)程中會(huì)在銅表面產(chǎn)生凹坑缺 陷的情況，目前有的復(fù)合板廠家的做法是加大銅的厚度，在爆炸焊接后銑掉多余厚度的銅， 以消除銅表面的凹坑缺陷。這種生產(chǎn)方法既增加了生產(chǎn)成本，又大大降低了生產(chǎn)效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種鋁-銅復(fù)合板過(guò)渡接頭的銅表面缺陷的 焊接修補(bǔ)方法，從而能夠減少鋁-銅復(fù)合板過(guò)渡接頭銅表面缺陷，降低生產(chǎn)成本，減少勞動(dòng) 強(qiáng)度。為了實(shí)現(xiàn)解決上述技術(shù)問(wèn)題的目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案
本發(fā)明的一種鋁-銅復(fù)合板過(guò)渡接頭的銅表面缺陷的焊接修補(bǔ)方法，包括如下工藝
(1)焊前在待焊部位進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為200°c士20°C，用以減緩焊接區(qū)的熱量散
失；
(2)首先采用惰性氣體保護(hù)焊的方法進(jìn)行銅表面凹坑缺陷進(jìn)行填充焊接，惰性氣體為 氬和氦混合氣；采用氬和氦混合氣既可增加熔深，提高熱效率，與純氦氣相比，又可降低成 本；
(3)在鋁-銅復(fù)合板過(guò)渡接頭銅表面凹坑缺陷的焊接過(guò)程中，在鋁-銅復(fù)合板過(guò)渡接頭 的鋁表面引入自來(lái)水冷卻，用以降低導(dǎo)入鋁-銅復(fù)合板過(guò)渡接頭結(jié)合區(qū)界面的熱量。本發(fā)明的焊接方法，所述的氬氣與氦的混合氣其體積混合比例為氬為70%，氦為 30%。本發(fā)明的焊接方法，在鋁-銅復(fù)合板過(guò)渡接頭的銅表面凹坑缺陷焊接時(shí)，在鋁-銅 復(fù)合板過(guò)渡接頭的鋁表面引入冷卻水進(jìn)行冷卻，控制焊接部位表面溫度不高于300°c ；這 樣可以降低導(dǎo)入鋁-銅復(fù)合板過(guò)渡接頭結(jié)合區(qū)界面的熱量，當(dāng)焊接部位表面溫度不高于 300°C時(shí)即可關(guān)閉冷卻水。本發(fā)明的工藝方法，鋁-銅復(fù)合板過(guò)渡接頭銅表面凹坑深度一般不大于4mm。這些技術(shù)方案也可以互相組合或者結(jié)合，從而達(dá)到更好的技術(shù)效果。通過(guò)采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下的有益效果本專利的焊接方法簡(jiǎn)單、 實(shí)用，不僅改善了勞動(dòng)環(huán)境，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了生產(chǎn)成本，而且保證了焊接后的 鋁-銅復(fù)合板過(guò)渡接頭不會(huì)產(chǎn)生局部剝離現(xiàn)象，并且可確保經(jīng)焊接后的鋁-銅復(fù)合板過(guò)渡 接頭的界面結(jié)合強(qiáng)度滿足相關(guān)技術(shù)指標(biāo)要求，解決了在銅表面焊接后的鋁-銅復(fù)合板過(guò)渡 接頭的界面結(jié)合強(qiáng)度降低甚至局部界面剝離的難題；本發(fā)明的工藝方法，采用惰性氣體保 護(hù)焊的方法進(jìn)行焊接，惰性氣體采用氬氣與氦的混合氣，既提高了電弧的熱效應(yīng)，又可降低 鋁-銅復(fù)合板過(guò)渡接頭銅表面焊接時(shí)的預(yù)熱溫度，從而降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，與純氦氣 相比，又在一定程度上降低了生產(chǎn)成本。


圖1是鋁-銅復(fù)合板過(guò)渡接頭的一種示意圖。圖2是圖1的側(cè)視示意圖。圖中，1為銅板，2為鋁板。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
如圖1和圖2所示，一種鋁-銅復(fù)合板過(guò)渡接頭由銅板和鋁板爆炸焊接制備，銅板和鋁 板的厚度分別為15mm和12mm，在鋁-銅過(guò)復(fù)合板過(guò)渡接頭的銅表面的凹坑深度為4. Omm,首先清理鋁-銅過(guò)復(fù)合板渡接頭銅表面凹坑待焊接區(qū)域的雜質(zhì)，將待焊接區(qū)域始焊位置 預(yù)熱到185°C時(shí)始焊接，填充焊絲采用與母材(銅)同材質(zhì)的紫銅焊絲HSCu，焊絲直徑為 1. 0mm，焊接時(shí)在鋁-銅復(fù)合板過(guò)渡接頭的鋁表面引入自來(lái)水進(jìn)行冷卻，當(dāng)鋁-銅復(fù)合板過(guò) 渡接頭銅表面焊接區(qū)域的溫度達(dá)到296°C時(shí)關(guān)閉自來(lái)水。對(duì)焊接區(qū)域進(jìn)行外觀檢查和滲透 檢測(cè)，無(wú)缺陷后切取拉脫試樣對(duì)鋁-銅復(fù)合板過(guò)渡接頭的界面結(jié)合強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，拉脫強(qiáng) 度值分別為121Mpa、118Mpa、125Mpa,滿足相關(guān)技術(shù)指標(biāo)要求。
對(duì)比例
一種鋁-銅復(fù)合板過(guò)渡接頭由銅板和鋁板爆炸焊接制備，首先清理鋁-銅過(guò)復(fù)合板 渡接頭銅表面凹坑待焊接區(qū)域的雜質(zhì)，銅板和鋁板的厚度分別為15mm和12mm，在鋁-銅 復(fù)合板過(guò)渡接頭的銅表面的凹坑深度為3. 5mm，填充焊絲采用與母材(銅)同材質(zhì)的紫銅焊 絲HSCu，焊絲直徑為1. 0mm，然后對(duì)凹坑缺陷進(jìn)行填充焊接，對(duì)焊接區(qū)域進(jìn)行外觀檢查和滲 透檢測(cè)，無(wú)缺陷后切取拉脫試樣對(duì)鋁-銅復(fù)合板過(guò)渡接頭的界面結(jié)合強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn) 鋁-銅復(fù)合板過(guò)渡接頭中鋁和銅的結(jié)合界面有熔化現(xiàn)象，焊接區(qū)正下方的鋁-銅復(fù)合板過(guò) 渡接頭中鋁和銅的結(jié)合界面有脫層現(xiàn)象，拉脫強(qiáng)度值分別為50Mpa、62Mpa、59Mpa，不能滿足 相關(guān)技術(shù)指標(biāo)要求。
權(quán)利要求
1.一種鋁-銅復(fù)合板過(guò)渡接頭的銅表面缺陷的焊接修補(bǔ)方法，其特征是包括如下工藝(1)焊前在待焊部位進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為200°c士20°C ；(2)首先采用惰性氣體保護(hù)焊的方法進(jìn)行銅表面凹坑缺陷進(jìn)行填充焊接，惰性氣體為 氬和氦混合氣；(3)在鋁-銅復(fù)合板過(guò)渡接頭銅表面凹坑缺陷的焊接過(guò)程中，在鋁-銅復(fù)合板過(guò)渡接頭 的鋁表面引入冷卻水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述鋁-銅復(fù)合板過(guò)渡接頭的銅表面缺陷的焊接修補(bǔ)方法，其特征 是氬氣與氦氣的混合氣其體積混合比例為氬為70%，氦為30%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述鋁-銅復(fù)合板過(guò)渡接頭的銅表面缺陷的焊接修補(bǔ)方法，其特征 是在鋁-銅復(fù)合板過(guò)渡接頭的鋁表面引入冷卻水進(jìn)行冷卻時(shí)，控制焊接部位表面溫度不 高于300 °C。
全文摘要
本發(fā)明介紹了一種鋁-銅復(fù)合板過(guò)渡接頭銅表面凹坑缺陷的焊接方法，包括焊前在待焊部位進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為200℃±20℃，用以減緩焊接區(qū)的熱量散失；采用惰性氣體保護(hù)焊的方法進(jìn)行銅表面凹坑缺陷進(jìn)行填充焊接，惰性氣體為氬和氦混合氣；焊接過(guò)程中，在鋁-銅復(fù)合板過(guò)渡接頭的鋁表面引入冷卻水，用以降低導(dǎo)入鋁-銅復(fù)合板過(guò)渡接頭結(jié)合區(qū)界面的熱量。本發(fā)明的焊接方法簡(jiǎn)單、實(shí)用，不僅改善了勞動(dòng)環(huán)境，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了生產(chǎn)成本，而且保證了焊接后的鋁-銅復(fù)合板過(guò)渡接頭不會(huì)產(chǎn)生局部剝離現(xiàn)象。
文檔編號(hào)B23K9/235GK102059430SQ20101058651
公開(kāi)日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月14日
發(fā)明者徐宇皓, 王小華, 鄭曉軍 申請(qǐng)人:洛陽(yáng)雙瑞金屬?gòu)?fù)合材料有限公司