1. Översikt
Anledningen till koppar- och aluminiumsvetsning är att minska kostnaderna och minska vikten, eftersom densiteten för aluminium är cirka 1/3 av koppars och priset är cirka 1/5 av koppar, så aluminium används istället för koppar vid många tillfällen, speciellt det är kraftindustrin, och koppar-aluminiumsvetsning har också dykt upp.
Ytan av koppar och aluminium är dock mycket lätt att oxidera, speciellt oxidfilmen av aluminium är mycket fast, resistent mot höga temperaturer (smältpunkt upp till 2050 grader C), och har en stor motståndskraft. Om maskinen är ansluten är kontaktkontakten instabil under strömdrift och rök uppstår ofta. , explosionsfenomen, lätt att orsaka allvarliga konsekvenser såsom brand.
I allmänhet kan koppar-aluminiumsvetsning vara smältsvetsning, trycksvetsning och lödning.
2, svårigheterna med koppar-aluminiumsvetsning
1. Svetsning av koppar och aluminium hör till olik metall (icke-järn) svetsning, vilket är mycket svårare än koppar-koppar och aluminium-aluminium svetsning.
2. Både koppar och aluminium oxideras lätt, och oxider med hög smältpunkt bildas under svetsprocessen, vilket gör det svårt för svetsmetallen att smälta helt, vilket medför svårigheter vid svetsning.
3. Den svetsade fogen av koppar och aluminium är spröd och benägen för sprickor. Vid smältsvetsning av koppar och aluminium bildas lätt eutektikum som CuAl2 i svetsen nära kopparsidan, som är fördelad nära korngränsen och är benägen att få intergranulära sprickor. .
4. Smältpunkten för koppar och aluminium är mycket olika. Vid smältsvetsning förblir koppar fast när aluminium smälts. När koppar smälts har aluminium smält mycket, vilket ökar svårigheten att svetsa.
5. Svetssömmen är utsatt för porositet. På grund av den goda värmeledningsförmågan hos koppar och aluminium kristalliserar metallen i den smälta poolen snabbt under svetsning, och den metallurgiska reaktionsgasen vid hög temperatur hinner inte fly, så porer genereras.
3. Introduktion av svetsmetod av koppar och aluminium
1). TIG-svetsning
① Förberedelse före svetsning: a Rengör ytan på koppar- och aluminiumsvetsarna. b. Fasa de lödda delarna och bestäm spårformen enligt principen att öka svetsarean på kopparsidan och kopparhalten i svetsen så mycket som möjligt. I allmänhet används ett U-format spår, och aluminiumsidan får inte vara spårad. c-svetsmaterial är Ag65Cu20Zn15, Q203, ER4043. d En uppsättning svetsmaskin WES315 och syrgas-acetylenutrustning.
②Svetsoperation: a. Montera och fixera koppar- och aluminiumsvetsarna för att förhindra deformation och förskjutning under uppvärmning och svetsning. b Löd först ett lager av högsilverlod (ca 1 mm) på kopparsidan med syreacetylenflamma.
c Använd aluminium-kisel-svetstråd för argonbågsvetsning när den är varm; under svetsprocessen avviks mitten av volframbågen till sidan av aluminiumsvetsningen (detta skiljer sig från den direkta volframargonbågen av koppar och aluminium!);
Den vägledande ideologin för dess svetsprocessoperation: den ena är att minimera innehållet av koppar i svetsen, och den andra är att försöka löda på kopparsidan och svetsa på aluminiumsidan.
d Lutningsvinkeln mellan svetsbrännaren och arbetsstycket är vanligtvis 75~85º, 90º när bågen startas, och bibehåll sedan den normala lutningsvinkeln (förspänd mot aluminiumsidan).
e Längden på volframbågen är i allmänhet cirka 5 mm, och ju tunnare svetsning, desto kortare är båglängden.
f Lägg den fyllda aluminiumsvetstråden på kanten av den smälta poolen och vinkeln mellan svetsstycket och svetsen är mindre än 15º. Änden av tråden bör inte vara i kontakt med den smälta poolen, men den bör alltid vara inom argonskyddsområdet. Lyft inte aluminiumsvetstråden särskilt högt eller i lutningsvinkel. för stor.
g Aluminiumsvetstråden bör förvärmas på bågsidan och sedan matas in i mitten av bågen för att smälta samman med matrisen för att undvika stora delar av aluminiumsvetstråden.
h Om volframelektroden fastnar på svetsen, skynda dig inte att lyfta svetsbrännaren vid denna tidpunkt, du bör först släppa kontrollomkopplaren och skaka sedan svetsbrännaren försiktigt för att göra volframelektroden separerad från svetsen, annars volframelektroden elektroden kommer lätt att gå sönder.
i När det finns defekter som kratrar, sprickor och kollapsar i änden av argonbågsvetshuvudet, bör fyllnadsmängden av svetstråden ökas på lämpligt sätt i änden av argonbågsvetshuvudet, och argonbågsvetstekniken bör förbättras i fredstid.
③ Slipa enligt tekniska krav efter svetsning.
2). Nedsänkt bågsvetsning
① I allmänhet är kopparsidan fasad (vanligtvis U-formad), och aluminiumsidan är inte fasad.
② Under nedsänkt bågsvetsning ska bågen peka mot aluminiumsidan och det optimala offsetavståndet är 5~7 mm.
③ Element som Si, Zn, Ag, Sn bör på lämpligt sätt läggas till svetsen.
④Exempel på svetsparametrar: tjockleken på koppar och aluminiumplåt är 10mm; när den raka aluminiumsvetsdiametern är ø2,5 och materialet är SAl2, är svetsströmmen 400~420A, svetsspänningen är 38~39V och svetshastigheten är 0,58cm/s.
3). Elektronisk snabbsvetsning
För att undvika direkt elektronstrålesvetsning bildas θ-fasen av den CuAl2 eutektiska strukturen i fogen efter svetsning och en stor mängd η och faser tillsätts för att göra svetsmetallen hård och spröd. Ag används vanligtvis som det mellanliggande legeringsskiktet. En ömsesidigt löslig fast lösning bildas, så en bra fog erhålls genom svetsning med en tjocklek på ca 1 mm Ag som mellanskikt.
4). Flash stumsvetsning av koppar och aluminium
①Förberedelser för svetsning: a. Bearbetningen av koppar-aluminiumsvetsar bör vara exakt och rak i formen. b Rengör ytans smuts och oxider. c. Glödgningsbehandling av koppar- och aluminiumsvetsdelar (koppardelar vid 600~650 grader, värmekonservering i 40~60min, kylning i vatten. Aluminiumdelar vid 400~450 grader, värmekonservering i 40~60min, luftkylning) för att minska hårdheten, öka plasticiteten och förbättra kvaliteten på svetsfogarna.
②Flash-stumsvetsning kan extrudera spröda intermetalliska föreningar ut ur fogen, vilket orsakar stor plastisk deformation av kontaktytan och erhåller en bättre fog, vilket är en av de viktiga metoderna för koppar-aluminiumsvetsning.
③Exempel på parameterval av snabbstumsvetsmaskin (med LQ{{0}}-typ): stumsvetsyta av koppar- och aluminiumsvetsdelar 6×60mm²; förlängningslängd Cu29mm, Al17mm; fixturtryck 0,44 MPa; störningstryck 0,29 MPa; skjuttid 4,1s; levande upprörande tid 1/50s; kamvinkel 270º.
5). Friktionssvetsning
①Lågtemperaturfriktionssvetsning (nuvarande vanliga friktionssvetsmetod):
a Det är för att kontrollera temperaturen på friktionsytan under den eutektiska koppar-aluminiumtemperaturen på 548 grader, det vill säga att slutföra koppar-aluminiumfriktionssvetsningen inom temperaturområdet 460~480 grader. Detta temperaturområde är det bästa området, och tillfredsställande koppar-aluminiumsvetsning kan erhållas. kontakt. Det hör till halvuppvärmd trycksvetsning och det erforderliga störtrycket per ytenhet är mindre än det för kalltryckssvetsning, men större än det för snabbstumsvetsning.
b Exempel på val av tekniska parametrar för lågtemperaturfriktionssvetsning: koppar- och aluminiumsvetsdiameter ø10; hastighet 450r/min; friktionstid 6s; störningstryck 392 MPa; underhållstid 2s; 12,6 cm/min; försvetsningsförtryck 490~588N; friktionstryck 166~196MPa.
②Högtemperaturfriktionssvetsning: a Under högtemperaturfriktionssvetsning kan den linjära rotationshastigheten nå 0.58m/s, och kontaktytans temperatur kan nå smältpunkten för aluminium (660 grader), vilket helt överstiger temperaturen för koppar-aluminium eutektikum (548 grader). Vid denna temperatur genomgår koppar- och aluminiumatomerna en diffusionsreaktion med varandra, vilket kan bilda en bra svetsfog.
b Förberedelse före svetsning: Bearbeta kopparändytan till en 90º konvinkel; eldsvetsar av koppar och aluminium; rensa upp efter glödgning.
c. Exempel på val av tekniska parametrar för högtemperaturfriktionssvetsning: diameter på koppar-aluminiumsvets ø10mm; rotationshastighet r/min; yttre ring linjär hastighet 0,71m/s; stödfriktionstryck 147 MPa; kopparaxelvinkel 60º.
6). Kalltryckssvetsning
Kärnan i kalltryckssvetsning är att använda arbetsstycket som ska svetsas vid rumstemperatur för att producera plastisk deformation, extrudera oxidfilmen på arbetsstyckets kontaktyta ur svetsen, så att metallatomerna mellan gränssnitten når avståndet mellan den interatomiska attraktionen, åtföljd av interatomisk diffusion, Skapar en stark länk mellan atomer. Främst lämplig för koppar- och aluminiumsvetsning av små och medelstora sektioner.
①Stumsvetsning av koppar och aluminium:
a Stumkallpresssvetsning utförs vid rumstemperatur utan någon extern värmekälla, metallstrukturen genomgår inte omkristallisation och mjukgörande glödgning, fogstyrkan är inte lägre än basmetallens och tvärsnittsarean av stumfogen är i intervallet 1~1000mm². Transformatorer, luftledningar etc.
b. Exempel på val av tekniska parametrar för koppar-aluminiumstumkallpresssvetsning: glödgning före svetsning; rak diameter av koppar-aluminiumsvets ø10 mm; varje svets utskjutande längd: koppar 10 mm, aluminium 10 mm; upprörande smide 3 gånger; störningstryck 333MPa.
②Höftsvetsning av koppar och aluminium:
a) Kallpresssvetsning i form av plåt, wire-wire, wire-plate, folie-tråd, folie-plåt etc. av koppar- och aluminiumplastmaterial, bästa fogformen är överlappsfog. Kallpunktssvetsning kan utföras på liknande sätt som motståndspunktsvetsning.
Formen på lödfogens indragare är cirkulär: d=(1~2)δ; rektangel: a=(1~2)δ, b=5~6a.
Vid flerpunktssvetsning bör fördelningen vara förskjuten och avståndet mellan svetspunkternas mittpunkter bör vara större än 2d.
b. Exempel på val av tekniska parametrar för kalltryckssvetsning av koppar- och aluminiumtornanslutningar: svetsstorlek 40×4mm²; varvlängd 70 mm; antal lödfogar 6; tryckpunktsdiameter Al ø7, Cu ø8; total längd av intryckaren Al 30 mm, Cu 55 mm; Punktens centrumavstånd är 10 mm; trycket är 235 MPa.
7). Kondensator energilagring svetsning
①Kapacitiv energilagringssvetsning är en speciell form av motståndssvetsning, som hör till fastfassvetsning. Kärnan i svetsning med energilagring är att lagra energi i en viss form i förväg och sedan släppa ut den genom svetsen på mycket kort tid, vilket omedelbart genererar en stor mängd värmeenergi vid fogen och samtidigt bildar en svetsad svetsning. fog under snabb extrudering. Den elektriska ledningsförmågan och värmeledningsförmågan för koppar och aluminium är mycket bra, och den starka specifikationen av hög ström och kort tid måste antas vid svetsning. Kondensatorenergilagringssvetsning är särskilt lämplig för svetsning av koppar- och aluminiumtrådar med små tvärsnitt. Det är en idealisk metod för att svetsa koppar- och aluminiumtrådar för närvarande, men dess processparametrar kan justeras i ett smalt område, så det är nödvändigt att strikt följa svetsprocessparametrarna före svetsning. Producera högkvalitativa koppar-aluminiumsvetsade fogar.
②Exempelval av svetsprocessparametrar för kondensatorenergilagring för tunna koppar- och aluminiumtrådar: tråddiameter Alø1,81, Cuø1,56; kapacitans 8000uF; svetsspänning 190~210V; förlängningslängd Al2,5 mm, Cu2,0 mm; störningstryck 608MPa; Spännkraft 2650N; Transformatorförhållande 60:1.
8). Vakuumdiffusionssvetsning
① Vakuumdiffusionssvetsning används huvudsakligen för att tillverka koppar-aluminiumfogar av kylutrustning och kraftutrustning. Dess processparametrar kontrolleras mycket strikt, och dess kvalitet är stabilare än smältsvetsning, hårdlödning och snabbstumsvetsning.
②Före svetsning måste ytan på koppar-aluminiumsvetsningen läggas till, slipas, poleras om och rengöras, så att linjalen kan vara slät och fri från föroreningar. Koppar- och aluminiumplattorna staplas och placeras i vakuumkammaren. De faktorer som påverkar vakuumdiffusionssvetsningen av koppar och aluminium är: uppvärmningstemperatur; svetstryck; hålltid; vakuum grad; ytkvalitet på svetsdelar etc.
③Exempel på urval av tekniska parametrar för koppar- och aluminiumvakuumdiffusionssvetsning: när vakuumdiffusionssvetsning av koppar och ZAl2 hårdaluminiumlegering med en tjocklek på 0.2~0.5 mm utförs utförs uppvärmningen temperaturen är 480 ~ 500 grader; hålltiden är 10 min; trycket är 4,9~9,8 MPa; vakuumgraden 1,33×10－²~1×10－³Pa.
9). Lödning
①Medel- och lågtemperaturlödning
A Skrapsvetsning: välj HL501 (Zn58Sn40Cu2), den allmänna kommersiella specifikationen är gjuten stång 5×20×350mm³, svetsmetoden är mycket enkel, koppar-aluminiumsvetsningen värms upp till cirka 300 grader, utan något flussmedel, försök att skrapa svetsning , om lodet inte smälter, fortsätt uppvärmningen tills lodet fyller sömmen efter skrapning.
BM51+M51-F: Hårdlödningstemperaturen för denna typ av lödning och flussmedel är mycket låg vid 179 grader. Lödet kan inte värmas direkt under svetsning. Koppar-aluminiumsvetsningen ska värmas upp, och svetsens värme används för att smälta lodet. Värmeverktyg finns tillgängliga. : Elektrisk lödkolv, varmluftspistol, sprutpistol för flytande gas, fotogenfackla, bensinfackla, syrgas-acetylenbrännare, etc.
C-dopplödning: lödning av tillsatsmetall (Zn96~98%Pb2~4%), flussmedlet är kolofonium (C20H30O2) och vattenfri sprinkleressens (förhållande större än 1), svetsmetod: koppar-aluminiumfog belagd med kolofoniumalkohollösning. hårdlödningsmaterial vid ca 440 grader för hårdlödning.
D WE CuAl-Q303: Detta svetsmaterial är en flusskärnad koppar-aluminiumsvetstråd. Hårdlödningstemperaturen är cirka 400 grader. Den har sitt eget lödningspulver och organiskt icke-frätande flussmedel. Lödpulvret smälter med metallbeklädnaden, och det kommer snabbt att bryta sönder koppar- och aluminiummetallen. Ytoxidfilmen och metallytspänningen kan förhindra återoxidation. Metallytan vätas av lödpulvret, så att lodet kan fylla hela svetsfogen genom kapillärverkan. Operationen är enkel och det är i allmänhet inte nödvändigt att städa upp efter svetsning. .
E Introduktion av andra svetsmaterial: WE53+WE53-F är en solid kärnsvetstråd med flussmedel och lödtemperaturen är cirka 400 grader; XR-FC22, XR-FC0215, ER15, E9802, FR301, etc. är flusskärna svetstrådar, som är mer bekväma att använda.
②, högtemperatur vakuumlödning
ett lod: AlSi12
b Förberedelse före svetsning: Pressa in den filamentformiga lödningsmetallen i en 0,5~1 mm tjock bakformad plåt; rensa upp koppar, aluminiumsvetsdelar och lödning av tillsatsmetaller.
C Montering: Använd plåt av rostfritt stål för att montera och klämma fast i storleksordningen aluminium-lod-koppar, och placera dem i lager.
D ugnslödning: börja dammsuga efter att ha gått in i ugnen; när vakuumgraden når 10-²Pa, starta uppvärmningsenheten; uppvärmningshastigheten är 10 ~ 20 grader / min, håll vid 150 grader i 5 minuter, 350 grader och 540 grader i 5 minuter vardera, värm sedan kontinuerligt upp till 624 grader, håll temperaturen i 6 minuter och kyl sedan ner; kyl ner till under 600 grader, stäng av värmeanordningen, kyl till under 450 grader, fyll på med kväve för att påskynda kylningshastigheten och öppna sedan ugnsdörren efter kylning till under 100 grader.
10). Andra svetsmetoder
Förutom ovanstående svetsmetoder av koppar och aluminium kan även explosiv svetsning, ultraljudssvetsning etc. användas.
