釺焊爐

【鋁銅釺焊爐知識】鋁與銅連接技術

發布日期:2018-11-30 作者:免费看污片网站工業爐 點擊:

在自然界中,銅的導電性和導熱性僅次於銀而居第二位,銅與人的親和性僅次於鈦。鋁銅釺焊爐正因如此,銅在電的傳輸、熱量交換和生活用品領域獲得了廣泛的應用。但是,銅是人類最早開發利用的金屬,銅的過早、過度開發應用造成了銅的資源性短缺。


銅的資源性短缺和近幾年銅價的居高不下,促使科技工作者尋求銅的替代品。在已經發現的金屬中,鋁的導電性和導熱性僅次於銀、銅、金,而居於第四位。另一方麵,銅在地殼中的含量(質量分數)為0.01%,鋁的含量高達8%。因此,以鋁代銅的研究和應用具有廣泛的前景和深遠的意義。


在以鋁代銅的應用中,鋁銅的連接是必由之路。近幾年,鋁銅釺焊爐在電力電器器件和熱交換器器件的生產中衍生了鋁銅異種金屬的焊接技術,摩擦焊、爆炸焊等壓力焊是可行的技術方案,但是設備投資較大、工藝繁雜,其成本和生產效率都不如使用鋁銅釺焊爐釺焊。


目前,鋁銅釺焊爐釺焊中的疑難問題是鋁銅電極電位差值大和釺料溫度過高易引起鋁的溶蝕。鋅基釺料能較好地解決這些問題,但釺焊過程中用到的反應釺劑添加困難,尤其是釺劑對水的禁忌使鋅鋁釺料不便應用。曾經,鋅鎘釺料較好地解決了鋁銅的釺焊,但鎘的公害不符合環保要求;鋅錫銅釺料解決了環保問題,但工藝性差,並且釺縫不耐高溫。


本文研究的鋁銅釺焊爐藥芯鋅鋁焊絲較好地解決了上述問題。


1.藥芯鋅鋁焊絲及其製造工藝選擇


藥芯鋅鋁焊絲的製造工藝可以借鑒藥芯鋁焊絲的製造方法,藥芯鋁焊絲的製造工藝常見的有鋁帶軋製、盤元填粉和管狀焊絲等。其中,隻有管狀焊絲法獲得的是無縫藥芯焊絲,其原材料為成盤的鋁管、金屬粉和焊劑。


管狀焊絲法製造藥芯焊絲是先把藥芯粉末混勻,燒結成燒結焊劑形態,然後填入管中(直徑為16~25m m ),通過振動使藥芯填實,再經軋、粗拔、退火、細拔、層繞等工序製出成品。研究過程中曾經試驗過這種方法,將釺劑粉裝入鋅鋁合金管中,經過軋製、拉拔和擴散退火,最終形成管狀焊條。其主要問題是生產效率低,藥粉填充係數不穩定。


其他藥芯焊絲製造方法獲得的焊絲都是有縫的,不適於製造藥芯鋅鋁焊絲。


本文研究的層流擠壓法是利用等溫擠壓技術製造藥芯鋅鋁焊絲,等溫擠壓技術可以獲得填充係數穩定的藥芯焊絲毛坯。


2.無縫藥芯鋅鋁焊絲成分設計


無縫藥芯鋅鋁焊絲的基體材料選用鋅鋁或鋅鋁銀合金。為改善釺料的綜合性能,還添加了鎳、錳、矽、銅、鎂和稀土。


無縫藥芯鋅鋁焊絲的藥芯填充物必須滿足兩個條件:焊絲在存放過程中藥芯與焊絲基體不發生反應,焊後殘留物易於清除。

鋁銅釺焊爐


3.藥芯鋅鋁焊絲橫截麵設計


在藥芯焊絲的發展曆程中,為了提高藥芯焊絲的使用性能,發明了各種各樣橫截麵的焊絲。試驗中試製了6芯到單芯的藥芯焊絲,以尋求理想的截麵形狀。


下圖是研究中擠壓的藥芯鋁焊料的橫斷麵,從左到右藥芯數分別為6、4、3、2、1、0。


研究過程中,從製造技術難度和使用性能兩方麵進行試驗對比。在製造方麵研究了熔鑄方式、鑄錠形狀、擠壓工藝等技術環節的可行性和可靠性。在使用方麵考察了藥芯鋅鋁焊絲的釺焊工藝性和接頭力學性能。


從焊劑填充可行性方麵看單孔和兩孔最優,從使用可靠性方麵看孔越多可靠性越好。綜合各方麵的試驗結果,三孔的橫截麵形式綜合性能最優。


4.無縫藥芯焊絲的技術特點


無縫藥芯焊絲是鋁銅釺焊連接的最新技術成果,是鋁銅釺焊用料的升級換代產品。其主要成分由鋅鋁銅和無腐蝕性氟鋁銫鹽組成,其釺焊工藝性、接頭力學性能和接頭導電性均優於鋅鎘、鋅錫銅釺料。


該釺料適宜火焰釺焊、感應釺焊、電阻釺焊和爐中釺焊等多種釺焊工藝,尤其適宜非乙炔火焰釺焊。使用過程無需另加釺劑,自帶焊劑環保、無腐蝕,焊後殘留釺劑無需去除。


藥芯焊絲在使用時無需手工添加釺劑,簡化工藝、提高工效;焊絲是無縫的,釺劑永不遺漏,工人和設備不受粉塵汙染;無縫焊絲便於長期保存而不變質,可以製環而不漏粉。藥芯填充係數穩定、釺劑釺料比例準確,即確保焊接質量又杜絕浪費。


鋁銅釺焊爐廣泛用於電力電器、信息電子、不鏽鋼製品、製冷行業、電熱電器和五金製品等行業。不需專用焊接設備和特殊生產場地,即可實現環保、便捷、安全的鋁銅連接。其中銅包含常見的銅合金,鋁主要指1係列、3係列和6係列和部分4係列。


5.藥芯鋅鋁焊絲釺焊的接頭性能


無縫藥芯鋅鋁焊絲主要用於鋁銅接頭的釺焊,與同種類的實芯釺料相比,焊絲熔敷效率高、焊劑配比穩定,與同規範的實芯焊絲相比,焊絲的塑性略差、潤濕性相當,具有操作方便、釺焊效率高、焊接穩定及焊縫可靠性高的特點。


無縫藥芯鋅鋁焊絲的熔化溫度範圍為648~661K。釺焊鋁鋁接頭時連接抗拉強度可以達到62MPa,釺焊鋁銅接頭時連接抗拉強度可以達到78MPa。


6.應用特點


(1)接頭設計 接頭間隙(單邊)應控製在0.08~0.2mm。由於鋅鋁極易互溶,藥芯焊絲對鋁的填縫能力較強,但在鋁表麵的流鋪長度有限,焊縫接頭長度一般不要大於30mm。


(2)焊前處理 釺焊前接頭處應清洗幹淨,可以采用堿液、金屬清洗劑。特別提醒:將接頭拋光的做法是不可取的,尤其是對銅的拋光,這樣做是不利於焊接的。


(3)焊槍及焊嘴 優先選用兩麵加熱的雙頭焊槍和多孔焊嘴。有多噴孔的焊嘴會噴出較寬的火焰帶,從而能對部件進行更柔和均勻的加熱,不容易燒穿工件。


(4)燃氣選擇 最常用的氣體為氧氣/丙烷、氧氣/甲烷、氧氣/天然氣以及氧氣/乙炔。不推薦使用氧乙炔火焰,但是氧乙炔火焰不是不能使用。


(5)特殊現象 與常規釺焊過程中釺劑先於釺料熔化不同,藥芯焊絲是釺料先熔化釺劑後熔化,這是由於釺劑熔化溫度略高於釺料,這就要求在釺焊起始階段先把工件預熱到450℃以上。


(6)加熱施焊 火焰必須不斷地在焊縫前後來回地移動,應避免長時間對準某一點以使整個焊縫部位同步達到釺焊溫度。由於銅的熱焓大、導熱性好,加熱時應將熱源偏向銅側,或者優先提高銅側的溫度。當鋁表麵出現黃色火焰時則表明出現過熱/過燒現象,藥芯焊絲的添加時機應在溫度接近焊絲熔點且黃色火焰出現之前。添加方式應避免焊絲與焊縫垂直接觸,而應保持一定的傾角,以增加接觸麵積,並且應盡量避免火焰直接對準焊絲加熱,可以用火焰餘熱和母材熱傳遞來熔化焊絲。


(7)焊後處理 冷卻後不需進一步處理,釺劑殘餘物雖可見但無腐蝕性,不吸潮且附著牢固。如確有需要則建議采用物理方法清除,如浸泡後采用金屬絲刷去除。


7.結論


(1)鋅鋁釺料適於鋁銅連接的釺焊,加入銀、錳、矽等元素可以提高接頭強度,增加接頭的耐腐蝕性。


(2)無縫藥芯鋅鋁焊絲的綜合性能優於有縫藥芯焊絲,主要表現在存放和釺焊工藝穩定性方麵。


(3)在藥芯鋅鋁焊絲的生產中,采用基於層流流變條件下的等溫擠壓技術是製造藥芯鋅鋁焊絲的有效途徑。


(4)采用無藥芯鋅鋁焊絲釺焊鋁銅器件,可以大大提高生產效率,穩定焊接質量。


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