本發(fā)明涉及一種電工用銅排與鋁排對(duì)接或?qū)蛹盈B接的固態(tài)焊接方法。

背景技術(shù)：
由于金屬銅與同樣作為導(dǎo)電材料的金屬鋁相比資源匱乏、價(jià)格高，因此以鋁代銅具有很高的經(jīng)濟(jì)性，為了達(dá)到電力線路銅鋁搭接過渡克服電化學(xué)腐蝕的目的，目前采用的技術(shù)有使用旋轉(zhuǎn)摩擦焊、閃光電阻焊等方式將銅、鋁進(jìn)行連接。旋轉(zhuǎn)摩擦焊工藝有它的局限性，只限于圓柱或圓管銅鋁型材的過渡焊接，如電纜的接頭接線端子，而扁形、橢圓形、矩形等截面的材料不能焊接；閃光電阻焊焊接工藝也被應(yīng)用在銅鋁接頭的對(duì)焊上(見實(shí)用新型專利：液浸式變壓器銅鋁排，公開號(hào)：CN201072694Y)，閃光電阻焊由于銅鋁的熔點(diǎn)差距大，是通過鋁原子高溫?cái)U(kuò)散達(dá)到對(duì)接的，達(dá)不到再結(jié)晶的冶金反應(yīng)過程，而且由于沒有真空環(huán)境或惰性氣體保護(hù)，僅依靠焊接過程中產(chǎn)生的金屬蒸汽起不到避免金屬銅鋁高溫氧化的作用，另外由于閃光焊的工藝參數(shù)復(fù)雜不易掌握，因此該工藝會(huì)嚴(yán)重影響銅鋁過渡部位的焊接質(zhì)量，連接部位達(dá)不到鋁排本身應(yīng)有的導(dǎo)電率，大幅增加了導(dǎo)電排的電阻率，降低了導(dǎo)電排的載流量，使用這樣的導(dǎo)電排存在嚴(yán)重的安全風(fēng)險(xiǎn)。由于質(zhì)量存在問題，因此閃光電阻焊用于電工用銅、鋁焊接，是被國(guó)家電力行業(yè)、電器行業(yè)和質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門禁止使用的。眾所周知，作為電工用的扁形、矩形截面銅鋁排的過渡連接是一個(gè)世界性的難題，由于金屬銅和鋁的熔點(diǎn)、密度不一致，金屬銅熔點(diǎn)1083℃，密度8.9g/cm3；金屬鋁熔點(diǎn)660℃，密度2.7g/cm3，材料性質(zhì)差異很大，熔化焊接方法顯然是不可行的，真正做到電工用銅排與鋁排的可靠連接，焊接技術(shù)以及焊接的方法、工藝是一個(gè)關(guān)鍵?，F(xiàn)有技術(shù)中，攪拌摩擦焊可以將異種材料進(jìn)行連接，且具有生產(chǎn)效率高、尺寸精度高的優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)于銅和鋁的對(duì)接和對(duì)接加疊接來說，目前國(guó)內(nèi)外還沒有該方面的技術(shù)突破和有關(guān)報(bào)道，這是一項(xiàng)空白。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
技術(shù)問題：本發(fā)明的目的在于提供一種銅鋁導(dǎo)電排對(duì)接或?qū)蛹盈B接的焊接方法，具體是一種截面形狀為扁形、矩形、圓角矩形的電工用銅排與鋁排對(duì)接或?qū)蛹盈B接的機(jī)械攪拌摩擦固態(tài)焊接方法，以解決銅與鋁對(duì)接或?qū)蛹盈B接的技術(shù)難題。技術(shù)方案：為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的銅鋁導(dǎo)電排對(duì)接或?qū)蛹盈B接的焊接方法是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：1)對(duì)接焊接工件：將同樣截面尺寸的銅排和鋁排的端面同軸對(duì)齊，橫向放置，在左右兩側(cè)各墊一塊與銅排、鋁排厚度一致、邊角形狀相配合的過渡塊，過渡塊靠緊銅排和鋁排，過渡塊與銅排和鋁排之間的間隙控制0.5mm以內(nèi)，然后定位壓緊，在焊接平臺(tái)的起焊位置和收焊位置各設(shè)置一塊過焊排，構(gòu)成焊接工件；2)根據(jù)設(shè)備的工作面大小，確定焊接工件的件數(shù)，焊接數(shù)量可為一件或多件，將需焊接工件平行排列，所有焊接工件；焊縫應(yīng)在一條直線上；3)攪拌摩擦焊焊頭選擇：根據(jù)焊接工件總體厚度，確定攪拌頭的長(zhǎng)度，攪拌頭(51)的長(zhǎng)度略低于焊接工件總體厚度，其差值范圍在0.1～0.3mm；4)在焊接工件的焊縫處，放置一個(gè)焊縫墊板，材質(zhì)選擇碳鋼；5)焊接：將焊接工件的需焊部位與攪拌頭對(duì)齊，然后測(cè)量并調(diào)整好攪拌頭的切入深度，焊接行走速度和攪拌轉(zhuǎn)速以銅排的變形抗力降低、達(dá)到材料攪拌塑性要求為準(zhǔn)；焊接設(shè)定從一側(cè)過焊排開始走向工件，最終至另一側(cè)過焊排結(jié)束；6)焊接完成后將焊接銅鋁排、過渡塊、過焊排、焊縫墊板整體取出，然后將焊縫墊板剝離，再將過渡塊與焊接好的銅鋁排進(jìn)行切斷分離，最后對(duì)焊縫進(jìn)行清理、打磨。所述的步驟1)還可以為：對(duì)接加疊接焊接工件：將同樣截面尺寸的銅排和鋁排的端面軸向?qū)R，下方疊加一根鋁排作為疊加排，疊加排的寬度與對(duì)接的銅排和鋁排一致，長(zhǎng)度超出鋁排與銅排對(duì)接的部位，疊加排分別與銅排和鋁排鉚接固定，再在銅排和鋁排橫向的兩側(cè)各墊一塊與兩層導(dǎo)電排總厚度一致、邊角形狀相配合的過渡塊，過渡塊靠緊工件，間隙控制在0.5mm以內(nèi)，在焊接平臺(tái)的起焊位置和收焊位置各設(shè)置一塊過焊排，然后定位壓緊，構(gòu)成焊接工件；所述的焊接工件，焊接過程中需進(jìn)行攪拌頭的冷卻。有益效果：本發(fā)明解決了電工用銅排和鋁排對(duì)接及對(duì)接加疊接的焊接難題。由于采用了攪拌摩擦焊以及以上的方法和工藝，在焊接過程中，通過機(jī)械攪拌摩擦，在高速旋轉(zhuǎn)以及壓力作用下，使工件達(dá)到塑性化，將焊接界面的銅金屬和鋁金屬破碎攪合，形成固態(tài)流動(dòng)，產(chǎn)生重新結(jié)晶的冶金過程，從而實(shí)現(xiàn)了兩種金屬過渡的金相合金化，解決了銅材與鋁材因材質(zhì)熔點(diǎn)、密度差異大而不易焊接的難點(diǎn)，使對(duì)接和對(duì)接加疊接焊接的銅、鋁排焊接過渡處不低于電工用鋁排的導(dǎo)電率。在焊接工件中設(shè)置焊接過渡塊，便于批量加工，以及加工好的銅鋁排進(jìn)行分離，提高工作效率。附圖說明圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的對(duì)接焊接的方法與工藝示意圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例2的對(duì)接加疊接焊接的方法與工藝示意圖。圖中有：焊接銅鋁排1、鋁排11、銅排12、焊縫13、疊加排14、疊加排超出鋁排部分141、過渡塊2、過焊排3、焊縫墊板4、焊頭5、攪拌頭51。具體實(shí)施方式實(shí)施例1，對(duì)接焊接的方法與工藝1、焊接工件：(1)對(duì)接焊接工件的技術(shù)要求：將同樣截面尺寸的鋁排11和銅排12的端面對(duì)齊，在兩側(cè)各墊一塊與鋁排11、銅排12厚度一致、邊角形狀相配合的過渡塊2，過渡塊2盡量靠緊工件，間隙控制在0.5mm以內(nèi)，然后定位壓緊。(2)根據(jù)設(shè)備的工作面大小，確定可焊接的工件件數(shù)，焊接數(shù)量可為一件或多件，將需焊接的工件平行排列，所有工件焊縫13應(yīng)在一條直線上。2、攪拌摩擦焊焊頭5選擇：根據(jù)工件總體厚度，確定攪拌頭51的長(zhǎng)度。攪拌頭51的長(zhǎng)度略低于工件總體厚度，其差值范圍在0.1～0.3mm。3、焊縫墊板4：焊縫墊板4材質(zhì)選擇碳鋼。4、焊接：將焊接工件的需焊部位與攪拌頭51對(duì)齊，然后測(cè)量并調(diào)整好攪拌頭51的切入深度，焊接行走速度和攪拌轉(zhuǎn)速以銅排12的變形抗力降低、達(dá)到材料攪拌塑性要求為準(zhǔn)。焊接設(shè)定從一側(cè)過焊排3開始走向工件，最終至另一側(cè)過焊排3結(jié)束。由于銅材密度較大，攪拌摩擦中生成的熱量較大，為了保證焊接質(zhì)量，焊接過程中需進(jìn)行攪拌頭51的冷卻。5、焊接完成后將銅鋁排1、過渡塊2、過焊排3、墊板4整體取出，然后將墊板4剝離，再將過渡塊2與焊接好的銅鋁排1進(jìn)行切斷分離，最后對(duì)焊縫13進(jìn)行清理、打磨成為成品排。實(shí)施例2，對(duì)接加疊接焊接的方法與工藝1、焊接工件：(1)對(duì)接加疊接焊接工件的技術(shù)要求：將同樣截面尺寸的鋁排11和銅排12的端面對(duì)齊，下方疊加一根鋁排14，疊加排14的寬度與對(duì)接的鋁排11、銅排12一致，長(zhǎng)度超出鋁排與銅排對(duì)接的部位141，疊加排14分別與鋁排11、銅排12鉚接固定，再在兩側(cè)各墊一塊與兩層導(dǎo)電排總厚度一致、邊角形狀相配合的過渡塊2，過渡塊2盡量靠緊銅鋁排1，間隙控制在0.5mm以內(nèi)，在焊接平臺(tái)的起焊位置和收焊位置各設(shè)置一塊過焊排3，然后定位壓緊。(2)根據(jù)設(shè)備的工作面大小，確定可焊接的工件件數(shù)，焊接數(shù)量可為一件或多件，將需焊接的工件平行排列，所有工件焊縫13應(yīng)在一條直線上。2、攪拌摩擦焊焊頭5選擇：根據(jù)工件總體厚度，確定攪拌頭51的長(zhǎng)度。攪拌頭51的長(zhǎng)度略低于工件總體厚度，其差值范圍在0.1～0.3mm。3、焊縫墊板4：焊縫墊板4材質(zhì)選擇碳鋼。4、焊接：將焊接工件的需焊部位與攪拌頭51對(duì)齊，然后測(cè)量并調(diào)整好攪拌頭51的切入深度，焊接行走速度和攪拌轉(zhuǎn)速以銅排12的變形抗力降低、達(dá)到材料攪拌塑性要求為準(zhǔn)。焊接設(shè)定從一側(cè)過焊排3開始走向工件，最終至另一側(cè)過焊排3結(jié)束。由于銅材密度較大，攪拌摩擦中生成的熱量較大，為了保證焊接質(zhì)量，焊接過程中需進(jìn)行攪拌頭51的冷卻。5、焊接完成后將銅鋁排1、過渡塊2、過焊排3、墊板4整體取出，然后將墊板4剝離，再將過渡塊2與焊接好的銅鋁排1進(jìn)行切斷分離，最后對(duì)焊縫13進(jìn)行清理、打磨成為成品排。