昆明市特種作業(yè)焊工證培訓(xùn):銅與鋁的焊接技術(shù)技巧!
云南省焊工證培訓(xùn)報(bào)考流程(2022年)
焊工操作證:
焊工是一種技術(shù)型工種,從事焊工必須持上崗證工作,上崗證每三年一審核。一人一證持證上崗。上崗證的主要作用:正確的操作,安全生產(chǎn)。(焊工上崗證以應(yīng)急管理部頒發(fā)的特種作業(yè)證書(shū)為準(zhǔn))
報(bào)考咨詢(xún):18206863120(微信同號(hào))
特種設(shè)備焊接作業(yè)證:
進(jìn)行鍋爐等壓力容器的焊接工作則需考取壓力容器焊接許可證,壓力容器焊接許可證由市場(chǎng)監(jiān)督管理局(原質(zhì)監(jiān)局)頒發(fā)證書(shū)。
銅與鋁的焊接技術(shù)技巧!
一、概述
銅與鋁焊接(copper and aluminun welding)的原因是為了降低成本、減輕重量,因?yàn)殇X的密度是銅的1/3左右,價(jià)格是銅的1/5左右,所以好多場(chǎng)合以鋁代銅,特別是電力行業(yè),也就出現(xiàn)了銅鋁焊接。
但銅鋁表面都極易氧化,特別是鋁的氧化膜十分牢固,耐高溫(熔點(diǎn)達(dá)2050℃),并且電阻很大,如果機(jī)城連接,在電力運(yùn)行時(shí)接點(diǎn)接觸不穩(wěn)定,常會(huì)發(fā)生冒煙,爆斷現(xiàn)象,易造成火災(zāi)等嚴(yán)重后果。
總的來(lái)說(shuō),銅鋁焊接可采用熔焊、壓焊和釬焊。
二、銅鋁焊接的難點(diǎn)
1,銅與鋁的焊接屬于異種金屬(有色)焊接,這要比銅-銅、鋁-鋁焊焊困難得多。
2,銅、鋁都易被氧化,在焊接過(guò)程中生成高熔點(diǎn)的氧化物,使焊縫金屬難以完全熔合,給施焊帶來(lái)困難。
3,銅與鋁的焊接接頭脆性大,易產(chǎn)生裂紋,在銅與鋁的熔焊時(shí),近銅側(cè)的焊縫中很容易形CuAl2等共晶,分布于晶界附近,易產(chǎn)生晶間裂紋。
4,銅與鋁的熔點(diǎn)相差大,在熔焊中,鋁熔化時(shí)銅卻保持固體狀態(tài),當(dāng)銅熔化時(shí),鋁已熔化很多了,增加焊接難度。
5,焊縫易產(chǎn)生氣孔,由于銅與鋁的導(dǎo)熱性都很好,焊接時(shí)熔池池金屬結(jié)晶快,高溫時(shí)的治金反應(yīng)氣體來(lái)不及逸出,故而產(chǎn)生氣孔。
三、銅與鋁的焊接方法介紹
1、氬弧焊
①焊前準(zhǔn)備:a將銅與鋁的焊件表面清理干凈。b將銅焊件開(kāi)坡口,按照增加銅側(cè)焊縫面積和焊縫中銅含量盡量少的原則確定坡口形式,一般采U形坡口,鋁側(cè)可不開(kāi)坡口。c焊材有Ag65Cu20Zn15、Q203、ER4043。d焊機(jī)WES315、氧-乙炔設(shè)備一套。
②施焊操作:a將銅、鋁焊件組裝固定好,防止加熱、焊接過(guò)程中變形、移位。b先在銅側(cè)用氧-乙炔火焰釬焊一層高銀釬料(約1mm)。
c趁熱用鋁硅焊絲進(jìn)行氬弧焊;在焊接過(guò)程中,鎢極電弧中心偏向鋁焊件一側(cè)(這點(diǎn)與銅鋁直接鎢極氬弧不同。;
其焊接工藝操作指導(dǎo)思想:一是盡量減少銅在焊縫中的含量,二是盡量在銅側(cè)是釬焊而在鋁側(cè)是熔焊。
d焊槍與工件間的傾角通常為75~85o,起弧時(shí)90o,隨后保持正常傾角(偏向鋁側(cè))。
e鎢極電弧長(zhǎng)度般為5mm左右,焊件越薄電弧長(zhǎng)度越短。
f將填充的鋁焊絲放在溶池的邊沿,與焊件夾角小于15o,絲端不能與熔池接觸,但應(yīng)始終處在氬氣保護(hù)范圍內(nèi),切忌將鋁焊絲抬得很高或傾角太大。
g填充鋁焊絲應(yīng)在電弧側(cè)進(jìn)行必要預(yù)熱,然后送入電弧中心與基體熔合,避免鋁焊絲的大段熔填。
h假如鎢極與焊件粘住,這時(shí)不要急于提起焊槍?zhuān)瑧?yīng)先放開(kāi)控制開(kāi)關(guān),然后輕輕搖動(dòng)焊槍?zhuān)规u極脫離焊件,否則容易把鎢極折斷。
i氬弧焊接頭收尾處出現(xiàn)弧坑、裂紋和塌陷等缺陷時(shí),應(yīng)在收尾時(shí)適當(dāng)增加焊絲的填充量,在平時(shí)多練提高氬弧焊技術(shù)。
③焊后修磨到技術(shù)要求。
2、埋弧焊
①一般銅一側(cè)開(kāi)坡口(通常U型),鋁一側(cè)不開(kāi)坡口。
②埋弧焊時(shí),電弧應(yīng)指向鋁一側(cè),最佳偏移距離為5~7mm。
③在焊縫中應(yīng)適當(dāng)加入Si、Zn、Ag、Sn等元素。
④焊接參數(shù)舉例:銅鋁板厚10mm;鋁焊直經(jīng)ø2.5,材質(zhì)為SAl2時(shí),焊接電流為400~420A,焊接電壓為38~39V,焊接速度為0.58cm/s。
3、電子速焊
為避免直接電子束焊,焊后接頭形成CuAl2共晶組織的θ相外加大量的η及β相,使得焊縫金屬硬而脆,通常采用Ag作中間合金層,由于Ag、Cu、Al均可形成互溶固溶體,所以用1mm左右厚的Ag作中間層進(jìn)行焊接獲得良好的接頭。
4、銅與鋁的閃光對(duì)焊
①焊前準(zhǔn)備:a對(duì)銅鋁焊件的加工要精確,形狀平直。b清理表面污物及氧化物。c對(duì)銅及鋁焊件進(jìn)行退火處理(銅件600~650℃,保溫40~60min,水中冷卻。鋁件400~450℃,保溫40~60min,空冷)以降低硬度,增加塑性,提高焊接接頭質(zhì)量。
②閃光對(duì)焊能將脆性的金屬間化合物擠出接頭,使接觸面發(fā)生較大的塑性變形,可獲得更好的接頭,這是銅鋁焊接的重要方法之一。
③閃光對(duì)焊機(jī)參數(shù)選用舉例(采用LQ-200型):銅、鋁兩焊件的對(duì)焊面6×60mm2;伸出長(zhǎng)度Cu29mm,Al17mm;夾具壓力0.44MPa;頂鍛壓力0.29MPa;燒化時(shí)間4.1s;帶電頂鍛時(shí)間1/50s;凸輪角度270o。
5、摩擦焊
①低溫摩擦焊(目前主流摩擦焊接方法):
a它是將摩擦面的溫度控制在銅鋁共晶點(diǎn)溫度548℃以下,即在460~480℃溫度范圍內(nèi)完成銅鋁摩擦焊,該溫度范圍是最佳范圍,能獲得滿(mǎn)意的銅鋁焊接接頭。它是屬于半加熱的壓力焊,所需單位面積的頂鍛壓力比冷壓焊小,但比閃光對(duì)焊大,主要適用于中等截面(300~800mm2)銅鋁接頭的摩擦焊接。
b低溫摩擦焊技術(shù)參數(shù)選用舉例:銅、鋁焊件直徑ø10;轉(zhuǎn)速450r/min;摩擦?xí)r間6s;頂鍛壓力392MPa;維持時(shí)間2s;銅出模量20mm;鋁出模量20mm;頂鍛速度12.6cm/min;焊前預(yù)壓力490~588N;摩擦壓力166~196MPa。
②高溫摩擦焊:a高溫摩擦焊時(shí),其旋轉(zhuǎn)線速度可達(dá)0.58m/s,接觸面的溫度可達(dá)到鋁的熔點(diǎn)(660℃),完全超出銅鋁共晶的溫度(548℃),在這種溫度下,銅鋁原子相互發(fā)生擴(kuò)散反應(yīng),可以形成良好的焊接接頭。
b焊前準(zhǔn)備:將銅端面加工成90o錐角;對(duì)銅、鋁焊件進(jìn)行火;退火后進(jìn)行清理。
c高溫摩擦焊技術(shù)參數(shù)選用舉例:銅鋁焊件直徑ø10mm;轉(zhuǎn)速r/min;外圈線速度0.71m/s;撐擦壓力147MPa;銅件軸角60o。
6、冷壓焊
冷壓焊的本質(zhì)是在室溫下利用工件待焊部位產(chǎn)生塑性變形,將工件接觸面上的氧化膜擠出焊縫外,使界面間金屬原子達(dá)到原子間引力的距離,伴隨著原子間擴(kuò)散,產(chǎn)生原子間結(jié)合的牢固接頭。主要適用于中小截面的銅、鋁焊接。
①銅與鋁的對(duì)接冷壓焊:
a對(duì)接冷壓焊是室溫下進(jìn)行的,不用任何外加熱源,金屬組織不發(fā)生再結(jié)晶和軟化退火現(xiàn)象,接頭強(qiáng)度不低于母材,對(duì)接接頭截面積在1~1000mm2范圍內(nèi),適用于電機(jī)、變壓器,架空電線等方面。
b銅鋁對(duì)接冷壓焊技術(shù)參數(shù)選用舉例:焊前退火;銅鋁焊件直經(jīng)ø10mm;每次焊件伸出長(zhǎng)度:銅10mm,鋁10mm;頂鍛次校3次;頂鍛壓力333MPa。
②銅與鋁的搭接冷壓焊:
a銅與鋁塑性材料的板-板、線-線、線-板、箔-線、箔-板等形式的冷壓焊,最好接頭形式是搭接?捎门c電阻點(diǎn)焊相似的方式進(jìn)行點(diǎn)冷焊。
焊點(diǎn)壓頭形狀有圓形:d=(1~2)δ;矩形:a=(1~2)δ,b=5~6a。
多點(diǎn)焊時(shí),應(yīng)交錯(cuò)分布,焊點(diǎn)中心距大于2d。
b銅與鋁塔接冷壓焊技術(shù)參數(shù)選用舉例:焊件尺寸40×4mm2;搭接長(zhǎng)度70mm;焊點(diǎn)數(shù)6個(gè);壓點(diǎn)直徑Al ø7,Cu ø8;壓頭總長(zhǎng)Al 30mm,Cu 55mm;壓點(diǎn)中心距10mm;壓力235MPa。
7、電容儲(chǔ)能焊
①電容儲(chǔ)能焊是電阻焊的一種特殊形式,屬于固相焊接。儲(chǔ)能焊的本質(zhì)是預(yù)先把能量以某種形式儲(chǔ)存起來(lái),然后在極短時(shí)間內(nèi)通過(guò)焊件釋放出來(lái),瞬時(shí)在接頭處產(chǎn)生大量約熱能,同時(shí)在快速擠壓下形成焊接接頭。銅與鋁的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性都非常好,焊接時(shí)必須采用大電流短時(shí)間的強(qiáng)規(guī)范。電容儲(chǔ)能焊特別適于焊接小截面的銅、鋁導(dǎo)線的焊接,是目前焊接銅、鋁導(dǎo)線較理想的方法,但它的工藝參數(shù)可調(diào)范圍較窄,因此必須嚴(yán)格遵照焊接工藝參才能焊出高質(zhì)量的銅鋁焊接接頭。
②銅鋁細(xì)導(dǎo)線的電容儲(chǔ)能焊工藝參數(shù)選用舉例:導(dǎo)線直徑 Alø1.81,Cuø1.56;電容量8000uF;焊接電壓190~210V;伸出長(zhǎng)度 Al2.5mm,Cu2.0mm;頂鍛壓力608MPa;夾緊力2650N;變壓器比值60:1。
8、真空擴(kuò)散焊
①真空擴(kuò)散焊主要用于制造冷凍設(shè)備及電力設(shè)備的銅鋁接頭,其工藝參數(shù)控制十分嚴(yán)格,它比熔焊、釬焊和閃光對(duì)焊的質(zhì)量穩(wěn)定。
②焊前銅鋁焊件表面必須嚴(yán)格進(jìn)行精細(xì)加、磨平及再拋光和清洗,使其尺可能光潔無(wú)任何雜質(zhì)。將銅板鋁板疊合好放入真空室,影響銅與鋁的真空擴(kuò)散焊的因素有:加熱溫度;焊接壓力;保溫時(shí)間;真空度;焊件表面質(zhì)量等。
③銅與鋁真空擴(kuò)散焊技術(shù)參數(shù)選用舉例:對(duì)厚度0.2~0.5mm的銅與ZAl2硬鋁合金進(jìn)行真空擴(kuò)散焊時(shí),加熱溫度480~500℃;保溫時(shí)間10min;壓力4.9~9.8MPa;真空度1.33×10-2~1×10-3Pa。
9、釬焊
①中低溫釬焊
A刮擦焊:選HL501(Zn58Sn40Cu2),一般市售規(guī)格為鑄條5×20×350mm3,焊接方法非常簡(jiǎn)單,銅鋁焊件加熱到300℃左右,不用任何釬劑,試著刮擦焊件,如果焊料不熔化,繼續(xù)加熱,直到刮擦后焊料擠滿(mǎn)焊縫為止。
B M51+M51-F:這種釬料加釬劑的焊接,釬焊溫度很低179℃,焊接時(shí)不能直接加熱釬料,應(yīng)加熱銅鋁焊件,利用焊件的熱量熔化釬料,加熱工具可用:電烙鐵,熱風(fēng)槍?zhuān)夯瘹鈬姌專(zhuān)河蛧姛,汽油噴燈,氧-乙炔焊槍等?/span>
C浸漬釬焊:釬料為(Zn96~98%Pb2~4%),釬劑為松香(C20H30O2)與無(wú)水灑精(比例大于1),焊接方法:將涂有松香酒精溶液的銅鋁接頭快速浸入440℃左右的釬料中進(jìn)行釬焊。
D WE CuAl-Q303:這種焊接材料是藥芯銅鋁焊絲,釬焊溫度約400℃,自帶釬粉有機(jī)無(wú)腐蝕性釬劑,釬粉隨金屬包層熔融,它會(huì)迅速破除銅鋁金屬表面氧化膜和金屬表面張力,并能防止重新氧化,經(jīng)釬粉濕潤(rùn)金屬表面,使釬料能通過(guò)毛細(xì)管作用填滿(mǎn)整個(gè)焊縫,操作簡(jiǎn)單,焊后一般不清理也可,得到廣大焊工的喜愛(ài)。
E其它焊材介紹:WE53+WE53-F 是實(shí)芯焊絲加釬劑,釬焊溫度約400℃;XR-FC22、XR-FC0215、ER15、E9802、FR301等是藥芯焊絲,使用更方便。
②、高溫真空釬焊
a釬料:AlSi12
b焊前準(zhǔn)備:將絲狀釬料壓成0.5~1mm厚的回形片狀;將銅、鋁焊件及釬料清理干凈。
C裝配:用不銹鋼板按鋁-釬料-銅的次序組裝夾緊,分層疊放。
D裝爐釬焊:入爐后開(kāi)始抽真空;當(dāng)真空度達(dá)到10-2Pa以后,啟動(dòng)加熱裝置;升溫速度10~20℃/min,在150℃保溫5min,350℃和540℃各保溫5min,然后連續(xù)升溫到624℃,保溫6min后冷卻;冷卻到600℃以下,關(guān)閉加熱裝置,冷卻到450℃以下,填充氮?dú)饧涌炖鋮s速度,冷卻到100℃以下即可開(kāi)爐門(mén)。
10、其它焊接方法
除了以上銅與鋁的焊接方法,還可以使用爆炸焊、超聲波焊等。