[发明专利]一种铜铝导电排对接或对接加叠接的焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电工用铜排与铝排对接或对接加叠接的固态焊接方法。

背景技术

由于金属铜与同样作为导电材料的金属铝相比资源匮乏、价格高，因此以铝代铜具有很高的经济性，为了达到电力线路铜铝搭接过渡克服电化学腐蚀的目的，目前采用的技术有使用旋转摩擦焊、闪光电阻焊等方式将铜、铝进行连接。旋转摩擦焊工艺有它的局限性，只限于圆柱或圆管铜铝型材的过渡焊接，如电缆的接头接线端子，而扁形、椭圆形、矩形等截面的材料不能焊接；闪光电阻焊焊接工艺也被应用在铜铝接头的对焊上(见实用新型专利：液浸式变压器铜铝排，公开号：CN201072694Y)，闪光电阻焊由于铜铝的熔点差距大，是通过铝原子高温扩散达到对接的，达不到再结晶的冶金反应过程，而且由于没有真空环境或惰性气体保护，仅依靠焊接过程中产生的金属蒸汽起不到避免金属铜铝高温氧化的作用，另外由于闪光焊的工艺参数复杂不易掌握，因此该工艺会严重影响铜铝过渡部位的焊接质量，连接部位达不到铝排本身应有的导电率，大幅增加了导电排的电阻率，降低了导电排的载流量，使用这样的导电排存在严重的安全风险。由于质量存在问题，因此闪光电阻焊用于电工用铜、铝焊接，是被国家电力行业、电器行业和质量技术监督部门禁止使用的。

众所周知，作为电工用的扁形、矩形截面铜铝排的过渡连接是一个世界性的难题，由于金属铜和铝的熔点、密度不一致，金属铜熔点1083℃，密度8.9g/cm³；金属铝熔点660℃，密度2.7g/cm³，材料性质差异很大，熔化焊接方法显然是不可行的，真正做到电工用铜排与铝排的可靠连接，焊接技术以及焊接的方法、工艺是一个关键。

现有技术中，搅拌摩擦焊可以将异种材料进行连接，且具有生产效率高、尺寸精度高的优点，但对于铜和铝的对接和对接加叠接来说，目前国内外还没有该方面的技术突破和有关报道，这是一项空白。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于提供一种铜铝导电排对接或对接加叠接的焊接方法，具体是一种截面形状为扁形、矩形、圆角矩形的电工用铜排与铝排对接或对接加叠接的

机械搅拌摩擦固态焊接方法，以解决铜与铝对接或对接加叠接的技术难题。

技术方案：为了实现上述目的，本发明的铜铝导电排对接或对接加叠接的焊接方法是通过以下技术方案来实现的：

1)对接焊接工件：将同样截面尺寸的铜排和铝排的端面同轴对齐，横向放置，在左右两侧各垫一块与铜排、铝排厚度一致、边角形状相配合的过渡块，过渡块靠紧铜排和铝排，过渡块与铜排和铝排之间的间隙控制0.5mm以内，然后定位压紧，在焊接平台的起焊位置和收焊位置各设置一块过焊排，构成焊接工件；

2)根据设备的工作面大小，确定焊接工件的件数，焊接数量可为一件或多件，将需焊接工件平行排列，所有焊接工件；焊缝应在一条直线上；

3)搅拌摩擦焊焊头选择：根据焊接工件总体厚度，确定搅拌头的长度，搅拌头(51)的长度略低于焊接工件总体厚度，其差值范围在0.1～0.3mm；

4)在焊接工件的焊缝处，放置一个焊缝垫板，材质选择碳钢；

5)焊接：将焊接工件的需焊部位与搅拌头对齐，然后测量并调整好搅拌头的切入深度，焊接行走速度和搅拌转速以铜排的变形抗力降低、达到材料搅拌塑性要求为准；焊接设定从一侧过焊排开始走向工件，最终至另一侧过焊排结束；

6)焊接完成后将焊接铜铝排、过渡块、过焊排、焊缝垫板整体取出，然后将焊缝垫板剥离，再将过渡块与焊接好的铜铝排进行切断分离，最后对焊缝进行清理、打磨。

所述的步骤1)还可以为：

对接加叠接焊接工件：将同样截面尺寸的铜排和铝排的端面轴向对齐，下方叠加一根铝排作为叠加排，叠加排的宽度与对接的铜排和铝排一致，长度超出铝排与铜排对接的部位，叠加排分别与铜排和铝排铆接固定，再在铜排和铝排横向的两侧各垫一块与两层导电排总厚度一致、边角形状相配合的过渡块，过渡块靠紧工件，间隙控制在0.5mm以内，在焊接平台的起焊位置和收焊位置各设置一块过焊排，然后定位压紧，构成焊接工件；

所述的焊接工件，焊接过程中需进行搅拌头的冷却。