專利名稱：導體的焊接方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用高能量射束焊接組入電開閉器的導體的導體焊接方法。
現(xiàn)有技術中，作為此種鋁合金構成的導體的焊接法之一，有使用焊填合金(溶加材)的MIG焊接法。該MIG焊接法中，如圖7所示，焊絲3由與焊接電源1連接的焊接電流導體2保持，焊接中，電被穩(wěn)定地供給焊絲3。另外，在焊接中，為了防止焊接金屬的氧化，通過包圍焊絲3的管咀5供給非活性氣體4。在鋁合金構成的導體管6和端子零件7上，預先加工出焊接坡口8、9，保持同心并對接的導體管6和端子零件7由焊接金屬10埋住焊接坡口8、9部地焊接成一體。為了容易地進行焊接坡口8、9的對中心，導體管6和端子零件7用凹窩嵌合住。
該焊接中，電被供給焊接電流導體2，這時，電流流過焊填合金即焊絲3，焊絲3前端產生的電弧將焊絲3熔融，通過連續(xù)地送出焊絲3，生成焊接金屬10，埋住焊接坡口8、9，導體管6與端子零件7接合成一體。
通常，導體管6和端子零件7是采用導電率良好的Al-Mg-Si類合金，但該材料的焊接裂紋感受性高。因此，為了防止焊接裂紋，焊絲3采用焊接性好的Al-Si類合金或Al-Mg類合金。
除了該MIG焊接外，近年來，也采用電子束焊接法(日本特開平3-57575號公報、特開平4-182078號公報等)。該電子束焊接法中，如圖8所示，在導體管6和端子零件7上預先形成焊接坡口8、9，在該焊接坡口8、9之間，根據熔融金屬量插入0.2至2.0mm的環(huán)狀焊填合金11。焊接中，電子束12將焊填合金11熔融，生成焊接金屬10，埋住焊接坡口8、9，導體管6與端子零件7接合成一體。
這時，電子束12借助偏轉線圈13對準焊接坡口寬度地擺動。另外，標記14表示使電子束聚集的聚集線圈。該電子束焊接與MIG焊接相比，能量密度大，即使焊接深度相同，也能大幅度縮窄焊接金屬10的寬度，而且，即使使用相同的焊填合金，也能更多地由母材稀釋焊填合金，因此，焊接金屬10部的成分可調節(jié)為Si,0.45～5.35％、Mg0,15～0.87％。
用上述電子束焊接法焊接導體時，母材的稀釋率雖然高達60％(見圖9)，但焊接速度也比較高，焊填合金11向焊接金屬10中的混合不能充分進行，Si或Mg的分布容易不均勻。尤其是在焊接金屬/母材界面中Si量或Mg量顯著降低，在該部分可能會引起焊接裂紋。
為此，本發(fā)明的目的是提供一種焊接金屬中的Si或Mg的分布均勻且防止焊接裂紋的導體焊接方法。
為了解決上述問題，本發(fā)明采取以下技術方案導體的焊接方法，在鋁合金導體管的焊接坡口與鋁合金端子零件的焊接坡口之間，插入鋁合金構成的焊填合金，用高能量射束照射該焊填合金，將雙方部件焊接成一體，其特征在于，將母材對于焊接金屬的稀釋率控制在一定范圍內地照射高能量射束，使焊接金屬中的Si量以重量百分比計為5.35～12.0％。
所述的導體的焊接方法，其特征在于，母材對于上述焊接金屬的稀釋率保持為不足60％。
所述的導體的焊接方法，其特征在于，上述導體管的焊接坡口形成為臺階形狀，而且上述端子部件的焊接坡口形成為臺階形狀，在雙方的該臺階形狀的焊接坡口之間，插入與該臺階形狀相吻合的焊填合金，將該雙方部件焊接起來。
所述的導體的焊接方法，其特征在于，上述導體管的焊接坡口形成為三角形狀，上述端子部件的焊接坡口形成為三角形狀，在雙方的該三角形狀焊接坡口之間，插入與該三角形狀相吻合的焊填合金，將該雙方的部件焊接起來。
導體的焊接方法，在鋁合金導體管的焊接坡口與鋁合金端子零件的焊接坡口之間，插入鋁合金構成的焊填合金，用高能量射束照射該焊填合金，將雙方部件焊接成一體，其特征在于，使射束中心靠近焊填合金地用高能量射束照射與上述焊接坡口相接的該焊填合金的兩端緣部。
所述的導體的焊接方法，其特征在于，在上述導體管和/或端子零件的焊接坡口，用堆焊或熔射形成由鋁合金構成的焊填合金。
導體的焊接方法，在鋁合金導體管的焊接坡口與鋁合金端子零件的焊接坡口之間，插入Al-Mg類合金構成的焊填合金，用高能量射束照射該焊填合金，將雙方部件焊接成一體，其特征在于，以重量百分比計，焊接金屬中的Mg量調節(jié)為0.87～5.0％。
所述的導體的焊接方法，其特征在于，用Al-Mg-Si類合金構成的。焊填合金代替Al-Mg類合金構成的該焊填合金，插入上述導體管與端子零件的焊接坡口之間，以重量百分比計，焊接金屬中的Mg量和Si量，分別調節(jié)為0.87～2.0％和1.2～4.8％。
所述的導體的焊接方法，其特征在于，上述導體管的焊接坡口形成為臺階形狀，上述端子部件的焊接坡口形成為臺階形狀，在雙方的該臺階形狀的焊接坡口之間，插入與該臺階形狀相吻合的焊填合金，將該雙方部件焊接起來。
所述的導體的焊接方法，其特征在于，上述導體管的焊接坡口形成為三角形狀，上述端子部件的焊接坡口形成為三角形狀，在雙方的該三角形狀的焊接坡口之間，插入與該三角形狀相吻合的焊填合金，而將該雙方部件進行焊接。
所述的導體焊接的焊接方法，其特征在于，在上述導體和/或端子零件的焊接坡口，用堆焊或熔射形成由Al-Mg類合金或Al-Mg-Si類合金構成的焊填合金。
一種導體，其特征在于其是用權利要求1至11所述方法制造的導體。
本發(fā)明提供的導體的焊接方法，在鋁合金導體管的焊接坡口與鋁合金端子零件的焊接坡口之間，插入鋁合金構成的焊填合金，用電子束或激光照射該焊填合金，將雙方部件焊接成一體，其特征在于，將母材相對于焊接金屬的稀釋率控制在一定范圍內地照射電子束或激光，以重量百分比計，使焊接金屬中的Si量為5.35～12.0％。
該焊接方法中，焊接金屬中的Si量增加，所以Si的分布不均勻減少，可減少在焊接金屬/母材界面上的焊接裂紋。
另外，該焊接方法中，母材的稀釋率最好保持為不足60％。為了保持該稀釋率，如果焊填合金的厚度薄，則Si量達不到希望值，所以焊填合金的厚度必須超過0.5mm。
另外，最好上述導體管的焊接坡口形成為臺階形狀，上述端子部件的焊接坡口形成為臺階形狀，在雙方的該臺階形狀焊接坡口之間，插入與該臺階形狀相吻合的焊填合金，將該雙方部件焊接起來。
該方法中，母材的稀釋率更加降低，Si大大增加，所以Si的分布不均勻更加減少，可減少在焊接金屬/母材界面上的焊接裂紋。
另外，最好上述導體管的焊接坡口形成為三角形狀，上述端子部件的焊接坡口形成為三角形狀，在雙方的該三角形狀焊接坡口之間，插入與該三角形狀相吻合的焊填合金，將該雙方部件焊接起來。
該方法中，母材的稀釋率更加降低，Si大大增加，所以Si的分布不均勻更加減少，可減少在焊接金屬/母材界面上的焊接裂紋。
另外，本發(fā)明的導體的焊接方法，在鋁合金導體管的焊接坡口與鋁合金端子零件的焊接坡口之間，插入鋁合金構成的焊填合金，用電子束或激光照射該焊填合金，將雙方部件焊接成一體，其特征在于，使射束中心靠近焊填合金地用電子束或激光照射與上述焊接坡口相接的該焊填合金的兩端緣部。
該方法中，母材的稀釋率降低，焊接金屬中的Si增加，所以Si的分布不均勻得到改善，可減少在焊接金屬/母材界面上的焊接裂紋。
另外，本發(fā)明的導體的焊接方法，在鋁合金導體管的焊接坡口與鋁合金端子零件的焊接坡口之間，插入Al-Mg類合金構成的焊填合金，用電子束或激光照射該焊填合金，將雙方部件焊接成一體，其特征在于，以重量百分比計，焊接金屬中的Mg量調節(jié)為0.87～5.0％。
該焊接方法中，由于焊接金屬中的Mg量增加，所以，Mg的分布不均勻減少，可減少在焊接金屬/母材界面上的焊接裂紋。
另外，本發(fā)明的導體的焊接方法，在鋁合金導體管的焊接坡口與鋁合金端子零件的焊接坡口之間，插入Al-Mg-Si類合金構成的焊填合金，用電子束或激光照射該焊填合金，將雙方部件焊接成一體，其特征在于，以重量百分比計，焊接金屬中的Mg量和Si量，分別調節(jié)為0.87～2.0％和1.2～4.8％。
該焊接方法中，由于焊接金屬中的Mg量和Si都增加，所以，Mg的分布不均勻和Si的分布不均勻都減少，可減少在焊接金屬/母材界面上的焊接裂紋。
另外，最好上述導體管的焊接坡口形成為臺階形狀，上述端子部件的焊接坡口形成為臺階形狀，在雙方的該臺階形狀焊接坡口之間，插入與該臺階形狀相吻合的焊填合金，將該雙方部件焊接起來。
該焊接方法中，母材的稀釋率更加降低，Mg和Si大大增加，所以Mg的分布不均勻和Si的分布不均勻更加減少，可減少在焊接金屬/母材界面上的焊接裂紋。
另外，最好上述導體管的焊接坡口形成為三角形狀，上述端子部件的焊接坡口形成為三角形狀，在雙方的該三角形狀焊接坡口之間，插入與該三角形狀相吻合的焊填合金，將該雙方部件焊接起來。
該焊接方法中，母材的稀釋率更加降低，Mg和Si大大增加，所以Mg的分布不均和Si的分布不均勻更加減少，可減少在焊接金屬/母材界面上的焊接裂紋。
另外，本發(fā)明的導體焊接方法，在上述導體管和/或端子零件的焊接坡口，用堆焊或熔射形成由鋁合金構成的焊填合金或Al-Mg類合金構成的焊填合金或Al-Mg-Si類合金構成的焊填合金。
該焊接方法中，焊填合金的斷面形狀不限于特定的形狀，可為自由的形狀。焊填合金的斷面形狀可更接近坡口形狀，可以使母材稀釋率更加降低。因此，焊接金屬中的Si量或Mg量可增加，防止焊接裂紋。
該焊填合金的形成可用各種方法實施?？梢圆捎没鹧嫒凵浞ā⒏咚倩鹧嫒凵浞?、大氣等離子熔射法、減壓等離子熔射法等，可形成所需形狀的焊填合金。
以下參照附圖，詳細說明
具體實施例方式

圖1是表示本發(fā)明焊接方法中所用裝置構造的模式圖。
圖2是表示用本發(fā)明的焊接方法得到的母材稀釋率的圖。
圖3是表示本發(fā)明中的焊接坡口和焊填合金的斷面圖。
圖4是表示本發(fā)明中的焊接坡口和焊填合金的斷面圖。
圖5是表示用本發(fā)明方法得到的母材的熔融狀態(tài)的模式圖。
圖6是表示本發(fā)明中焊填合金的形成方法的模式圖。
圖7是表示現(xiàn)有的導體的MIG焊接方法的模式圖。
圖8是表示現(xiàn)有的導體的電子束焊接方法的模式圖。
圖9是表示用現(xiàn)有焊接方法得到的母材稀釋率的圖。
(實施例1)圖1表示焊接施工中所用裝置的構造。該裝置備有焊接電源1，在該焊接電源1上連接著燈絲15。電子束12通過該燈絲15照射。由Al-Mg-Si類合金構成的導體管6及端子零件7上形成焊接坡口8、9，把環(huán)狀焊填合金11插入直線狀焊接坡口8、9之間，用偏轉線圈13一邊使電子束12振擺，一邊將焊填合金11熔融而焊接。
該焊接中，限制對于焊接金屬10的母材的稀釋率。焊填合金11的板厚在0.5mm以下時稀釋率超過60％，板厚超過0.5mm時，可得到所希望的低稀釋率(見圖2)。表1中表示使焊填合金11的板厚變化進行焊接時的、焊接金屬10中的Si和Mg的成分變化程度。為了比較，該表1中也表示了用現(xiàn)有方法得到的結果。
表1
與現(xiàn)有技術的方法相比，Si量增加，以重量百分比計，提高5.351.2％。由于Si量的增加，Si的分布不均勻減少，焊接金屬/母材界面中的焊接裂紋減少。另外，在焊接部也未產生任何缺陷。(實施例2)為了比實施例1更抑制母材的稀釋率，形成圖3所示臺階形焊接坡口16、17和圖4所示三角形焊接坡口18、19，把與臺階形狀相吻合的焊填合金20和與三角形狀相吻合的焊填合金21分別插入焊接坡口16、17之間和焊接坡口18、19之間，一邊使電子束12振擺，一邊熔融焊填合金20和焊填合金21進行焊接。
與采用環(huán)狀焊填合金11的實施例1相比，采用與臺階狀焊接坡口16、17相吻合的焊填合金20以及采用與三角狀焊接坡口18、19相吻合的焊填合金21的焊接，母材的稀釋率更加降低，Si量更增加，Si的分布更均勻。
另外，對于在環(huán)狀焊填合金11中較難的焊接金屬10的小焊接，也能確保充分量的Si。(實施例3)為了抑制母材的稀釋率，本發(fā)明者研究出了焊接焊填合金的與焊接坡口相接的兩端緣的方法。圖5中表示將電子束12照射到焊填合金11的兩端緣上得到的焊接部。在導體管6和端子零件7上，預先形成與環(huán)狀焊填合金11相吻合的直線狀焊接坡口8、9。電子束12先靠近焊填合金地將射束中心照射到與焊接坡口8相接的焊填合金11的端緣，抑制母材(導體管6)的熔融。接著，電子束12靠近焊填合金地將束中心照射與焊接坡口9相接的焊填合金11的端緣，抑制母材(端子零件7)的熔融。
該方法中，母材的稀釋率也降低。結果，焊接金屬10中的Si量增加，Si的分布改善，減少焊接裂紋。(實施例4)采用實施例1的裝置，把Al-Mg類合金構成的焊填合金11插入導體管6的焊接坡口8與端子零件7的焊接坡口9之間，一邊使電子束振擺，一邊熔融焊填合金11，進行焊接。焊接金屬10中的Mg量以重量百分比計調節(jié)為0.87至5.0％。
另外，把由Al-Mg-Si類合金構成的焊填合金11插入導體管6的焊接坡口8與端子零件7的焊接坡口9之間，一邊使電子束12振擺，一邊熔融焊填合金11，進行焊接。焊接金屬10中的Mg量以百分比計，均調節(jié)為0.87至2.0％,Si量調節(jié)為1.2至4.8％。
Mg的單獨添加、以及Mg和Si的添加，可以使焊接金屬10中的Mg量、以及Mg量和Si量增加，可有效防止焊接裂紋。(實施例5)另外，也作了對添加材進行種種改變的研究和改變高能量射束照射位置的研究。還研究了在預先形成的焊接坡口上用堆焊或熔射法形成焊填合金的方法。圖6表示用大氣等離子熔射法形成的焊填合金之一例。從焊槍22產生電弧23，加熱作為焊填合金的粉末24，用熔射在端子零件7的焊接坡口9處形成焊填金屬25。
該方法中，由于用熔射形成焊填合金，所以，焊接坡口9的形狀可自由決定。當然，也適用于實施例1、2、3的焊接方法中采用的焊接坡口。
采用該方法，焊填合金11可以更接近坡口形狀，更降低母材的稀釋率。例如，與具有相同斷面積的環(huán)狀焊填合金11相比，可以使焊接金屬10中的Si量增加，有效防止焊接裂紋。
本發(fā)明的效果上面所述本發(fā)明中，用高能量射束集中地使焊填合金熔融，把母材對于焊接金屬的稀釋率限制在一定的范圍內，所以，可使焊接金屬中的Si或Mg的分布均勻。因此，本發(fā)明的焊接方法，可防止在鋁制導體的接合部產生焊接裂紋。
權利要求
1．導體的焊接方法，在鋁合金導體管的焊接坡口與鋁合金端子零件的焊接坡口之間，插入鋁合金構成的焊填合金，用高能量射束照射該焊填合金，將雙方部件焊接成一體，其特征在于，將母材對于焊接金屬的稀釋率控制在一定范圍內地照射高能量射束，使焊接金屬中的Si，量以重量百分比計為5.35～12.0％。
2．如權利要求1所述的導體的焊接方法，其特征在于，母材對于上述焊接金屬的稀釋率保持為不足60％。
3．如權利要求1所述的導體的焊接方法，其特征在于，上述導體管的焊接坡口形成為臺階形狀，而且上述端子部件的焊接坡口形成為臺階形狀，在雙方的該臺階形狀的焊接坡口之間，插入與該臺階形狀相吻合的焊填合金，將該雙方部件焊接起來。
4．如權利要求1所述的導體的焊接方法，其特征在于，上述導體管的焊接坡口形成為三角形狀，上述端子部件的焊接坡口形成為三角形狀，在雙方的該三角形狀焊接坡口之間，插入與該三角形狀相吻合的焊填合金，將該雙方的部件焊接起來。
5．導體的焊接方法，在鋁合金導體管的焊接坡口與鋁合金端子零件的焊接坡口之間，插入鋁合金構成的焊填合金，用高能量射束照射該焊填合金，將雙方部件焊接成一體，其特征在于，使射束中心靠近焊填合金地用高能量射束照射與上述焊接坡口相接的該焊填合金的兩端緣部。
6．如權利要求1至5中任一項所述的導體的焊接方法，其特征在于，在上述導體管和/或端子零件的焊接坡口，用堆焊或熔射形成由鋁合金構成的焊填合金。
7．導體的焊接方法，在鋁合金導體管的焊接坡口與鋁合金端子零件的焊接坡口之間，插入Al-Mg類合金構成的焊填合金，用高能量射束照射該焊填合金，將雙方部件焊接成一體，其特征在于，以重量百分比計，焊接金屬中的Mg量調節(jié)為0.87～5.0％。
8．如權利要求7所述的導體的焊接方法，其特征在于，用Al-Mg-Si類合金構成的。焊填合金代替Al-Mg類合金構成的該焊填合金，插入上述導體管與端子零件的焊接坡口之間，以重量百分比計，焊接金屬中的Mg量和Si量，分別調節(jié)為0.87～2.0％和1.2～4.8％。
9．如權利要求7或8所述的導體的焊接方法，其特征在于，上述導體管的焊接坡口形成為臺階形狀，上述端子部件的焊接坡口形成為臺階形狀，在雙方的該臺階形狀的焊接坡口之間，插入與該臺階形狀相吻合的焊填合金，將該雙方部件焊接起來。
10．如權利要求7或8所述的導體的焊接方法，其特征在于，上述導體管的焊接坡口形成為三角形狀，上述端子部件的焊接坡口形成為三角形狀，在雙方的該三角形狀的焊接坡口之間，插入與該三角形狀相吻合的焊填合金，而將該雙方部件進行焊接。
11．如權利要求7至10中任一項所述的導體焊接的焊接方法，其特征在于，在上述導體和/或端子零件的焊接坡口，用堆焊或熔射形成由Al-Mg類合金或Al-Mg-Si類合金構成的焊填合金。
12．一種導體，其特征在于其是用權利要求1至11所述方法制造的導體。
全文摘要
本發(fā)明公開一種導體的焊接方法,能使焊接金屬中的Si或Mg的分布保持均勻,防止焊接裂紋產生,在鋁合金導體管的焊接坡口與鋁合金端子零件的焊接坡口之間,插入鋁合金構成的環(huán)狀焊填合金,用電子束照射該焊填合金使其熔融,將雙方部件焊接成一體。將母材對于焊接金屬的稀釋率控制為不足60%的值,以重量百分比計,將焊接金屬中的Si量調節(jié)為5.35～12.0%。
文檔編號B23K26/00GK1234308SQ9910272
公開日1999年11月10日 申請日期1999年3月4日 優(yōu)先權日1998年3月6日
發(fā)明者田村雅貴, 牧野吉延, 木村盛一郎, 友田憲次, 雛田谷博 申請人:東芝株式會社