一種CuW/Cu/CuCrZr整體觸頭的電子束焊接制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬高壓開(kāi)關(guān)電觸頭生產(chǎn)制造領(lǐng)域，具體涉及一種CuW/Cu/CuCrZr整體觸頭的電子束焊接制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前已有的自力型觸頭CuW/Cu-CuCrZr，普遍采用整體燒結(jié)制造方法，將CuW/Cu作為整體燒結(jié)制備，并將Cu —側(cè)與CuCrZr也采用整體燒結(jié)的方法制備成高壓電觸頭。
[0003]已有的技術(shù)方法由于采用整體燒結(jié)方法制備，一方面整體燒結(jié)對(duì)使電觸頭尺寸，尤其是尾端尺寸受到較大制約，由于燒結(jié)設(shè)備的限制，超過(guò)限制長(zhǎng)度的電觸頭無(wú)法采用燒結(jié)工藝制備，對(duì)產(chǎn)品的規(guī)格會(huì)造成很大的制約；另一方面，支撐材料(CuCrZr)經(jīng)受高溫?zé)Y(jié)過(guò)程，會(huì)使電觸頭組織發(fā)生變化，使其高溫機(jī)械性能低，彈性變差，分瓣的觸頭在多次插拔后會(huì)產(chǎn)生變形，使觸指力變小，影響自力型觸頭的使用性能。尤其是由鉻銅鋯制備的尾端，在高溫?zé)Y(jié)過(guò)程中，鋯元素產(chǎn)生嚴(yán)重的揮發(fā)和成分偏析，使其組織產(chǎn)生較大變化，性能下降嚴(yán)重；此外，采用整體燒結(jié)方法，無(wú)法實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化，生產(chǎn)效率較低、成本較高、工藝穩(wěn)定性差、耗能高并且同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生一定的環(huán)境污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明針對(duì)高壓開(kāi)關(guān)的核心部件一一觸頭制造過(guò)程中的異種材料連接問(wèn)題開(kāi)發(fā)的高真空電子束焊接工藝方法，實(shí)現(xiàn)了異種材料之間可靠的冶金連接。
[0005]本發(fā)明一種CuW/Cu/CuCrZr整體觸頭的電子束焊接制備方法，電觸頭一側(cè)母材為Cuff/Cu,，另一側(cè)母材為CuCrZr，按照以下步驟進(jìn)行:
[0006](I)采用燒結(jié)方法連接制成電觸頭一側(cè)母材CuW/Cu ;
[0007](2)將燒結(jié)處理的CuW/Cu與CuCrZr直接進(jìn)行電子束焊接，焊接面為Cu與CuCrZr，焊接接頭為平對(duì)接接頭，接頭間隙量為0，不填充焊接填充材料，電子束焊接采用與觸頭軸線呈45度角的焊縫；焊后無(wú)需進(jìn)行熱處理；焊接參數(shù)范圍如下:
[0008]上升梯度:10s,
[0009]下降梯度:15s,
[0010]旋轉(zhuǎn)速度:4r/min
[0011]焊接時(shí)間:16s，
[0012]燈絲:19.0-20.0A，
[0013]聚焦:330-350mA，
[0014]焊接束流:120-125mA;
[0015]高壓:85Kv，
[0016]偏壓:705-725V,
[0017]掃描:X50mA，Y50mA,
[0018]頻率:500Hz。
[0019]所述采用燒結(jié)方法連接制成電觸頭一側(cè)母材CuW/Cu，具體為:先將純W合金粉置入成型模具中，然后施加100-120MPa靜壓使合金粉密實(shí)，再將1.5倍W體積份數(shù)的Cu置于密實(shí)的W合金粉上進(jìn)行加熱，加熱溫度為達(dá)到1100-1120°C，使Cu熔化，當(dāng)加熱到Cu熔化溫度時(shí)，Cu熔化并沿著合金粉空隙流滿W合金塊，剩余的液態(tài)Cu分布于W合金塊之上，冷卻后即形成CuW/Cu牢固燒結(jié)接頭。
[0020]觸頭尾端采用CuGrZr使得觸頭在高溫下保持良好的進(jìn)行性能，電子束焊接采用與觸頭軸線呈45度角的焊縫，增加了焊縫長(zhǎng)度使觸頭整體連接強(qiáng)度提高，對(duì)電子束焊接熔化的鑄態(tài)組織采用機(jī)械強(qiáng)化方法，使得自力型觸頭的觸指力達(dá)到較高要求且不會(huì)因?yàn)椴灏未螖?shù)增加而降低觸指力。
[0021]與已有技術(shù)相比，本發(fā)明不僅能提高鉻銅高溫機(jī)械性能，獲得很高的焊接強(qiáng)度，而且又能保證Cu底座不退火軟化，同時(shí)垂直焊縫熱影響區(qū)受力小，分瓣的觸頭經(jīng)過(guò)多次插拔后不會(huì)產(chǎn)生變形，觸指力穩(wěn)定。
[0022]本發(fā)明針對(duì)高壓開(kāi)關(guān)的核心部件一一觸頭制造過(guò)程中的異種材料連接問(wèn)題開(kāi)發(fā)的高真空電子束焊接工藝方法，實(shí)現(xiàn)了異種材料之間可靠的冶金連接，取代了傳統(tǒng)的整體燒結(jié)的工藝方法，采用這一工藝方法的Cu/40crMOA電子束焊接連接界面平整，組織均勻，不會(huì)廣兀素的偏析及晶粒粗大，可以改善觸頭的尚溫導(dǎo)電性能，提尚觸頭的尚溫機(jī)械性能；同時(shí)采用電子束焊接方法，對(duì)電觸頭尾端的尺寸沒(méi)有限制，各種型號(hào)規(guī)格的電觸頭均可以制造，拓寬了產(chǎn)品類型；與液相整體燒結(jié)工藝制造方法相比，電子束焊接自動(dòng)化程度較高，焊接過(guò)程簡(jiǎn)單，工藝穩(wěn)定性好，可以確保廣品質(zhì)量穩(wěn)定可靠，成品率提尚5%左右；材料利用率提高20%以上，生產(chǎn)效率提高5倍以上，降低成本，節(jié)約能源，具有非常明顯的經(jīng)濟(jì)效益；同時(shí)焊接過(guò)程清潔，無(wú)煙霧和焊渣，減少對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的污染，是一種環(huán)保的加工工藝，具有明顯的社會(huì)效益。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為實(shí)施例1的金屬焊接界面。
[0024]圖2為實(shí)施例2的金屬焊接界面。
[0025]圖3為實(shí)施例3的金屬焊接界面
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明【具體實(shí)施方式】進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0027]本發(fā)明所述采用燒結(jié)方法連接制成電觸頭一側(cè)母材CuW/Cu，具體為:先將純W合金粉置入成型模具中，然后施加100-120MPa靜壓使合金粉密實(shí)，再將1.5倍W體積份數(shù)的Cu置于密實(shí)的W合金粉上進(jìn)行加熱，加熱溫度為達(dá)到1100-1120°C，使Cu熔化，當(dāng)加熱到Cu熔化溫度時(shí)，Cu熔化并沿著合金粉空隙流滿W合金塊，剩余的液態(tài)Cu分布于W合金塊之上，冷卻后即形成CuW/Cu牢固燒結(jié)接頭。
[0028]實(shí)施例1
[0029]將燒結(jié)處理的CuW/Cu與CuCrZr直接進(jìn)行電子束焊接，焊接面為Cu與CuCrZr，焊接接頭為平對(duì)接接頭，接頭間隙量為0，不填充焊接填充材料，電子束焊接采用與觸頭軸線呈45度角的焊縫，焊后無(wú)需進(jìn)行熱處理，電子束焊接使用設(shè)備:THDW-15電子束焊機(jī)；
[0030]焊接參數(shù):上升梯度:10s，
[0031]下降梯度:15s，
[0032]旋轉(zhuǎn)速度:4r/min
[0033]焊接時(shí)間:16s，
[0034]燈絲:20A，
[0035]聚焦:330mA，
[0036]焊接束流:122mA;
[0037]高壓:85Kv，
[0038]偏壓:705V,
[0039]掃描:X50mA,Y50mA,
[0040]頻率:500Hz.
[0041]焊接后對(duì)焊接接頭進(jìn)行觀測(cè)，圖1為金屬焊接界面，連接界面平整，焊縫處有較為粗大的柱狀晶，但晶粒長(zhǎng)大并不強(qiáng)烈，對(duì)接頭性能無(wú)明顯影響。
[0042]檢驗(yàn)項(xiàng)目:Cu-CuCrZr電子束焊接接頭拉伸強(qiáng)度檢測(cè)
[0043]性能:接頭拉伸強(qiáng)度為347.1MPa,斷裂位置為銅一側(cè)母材。
[0044]實(shí)施例2
[0045]將燒結(jié)處理的CuW/Cu與CuCrZr直接進(jìn)行電子束焊接，焊接面為Cu與CuCrZr，焊接接頭為平對(duì)接接頭，接頭間隙量為0，不填充焊接填充材料，電子束焊接采用與觸頭軸線呈45度角的焊縫，焊后無(wú)需進(jìn)行熱處理，電子束焊接使用設(shè)備:THDW-15電子束焊機(jī)；
[0046]焊接參數(shù):上升梯度:10s，
[0047]下降梯度:15s,
[0048]旋轉(zhuǎn)速度:4r/min
[0049]焊接時(shí)間:16s，
[0050]燈絲:19.5A，
[0051]聚焦:340mA，
[0052]焊接束流:120mA;
[0053]高壓:85Kv，
[0054]偏壓:715V,
[0055]掃描:X50mA，Y50mA,
[0056]頻率:500Hz.
[0057]焊接后對(duì)焊接接頭進(jìn)行觀測(cè)，圖2為金屬焊接界面，連接界面平整，焊縫處有較為粗大的柱狀晶，但晶粒長(zhǎng)大并不強(qiáng)烈，對(duì)接頭性能無(wú)明顯影響。
[0058]檢驗(yàn)項(xiàng)目:Cu-CuCrZr電子束焊接接頭拉伸強(qiáng)度檢測(cè)
[0059]性能:接頭拉伸強(qiáng)度為336.4MPa，斷裂位置為銅一側(cè)母材。
[0060]實(shí)施例3
[0061 ]將燒結(jié)處理的CuW/Cu與CuCrZr直接進(jìn)行電子束焊接，焊接面為Cu與CuCrZr，焊接接頭為平對(duì)接接頭，接頭間隙量為0，不填充焊接填充材料，電子束焊接采用與觸頭軸線呈45度角的焊縫，焊后無(wú)需進(jìn)行熱處理，電子束焊接使用設(shè)備:THDW-15電子束焊機(jī)；
[0062]焊接參數(shù):上升梯度:10s，
[0063]下降梯度:15s,
[0064]旋轉(zhuǎn)速度:4r/min
[0065]焊接時(shí)間:16s，
[0066]燈絲:19.0A，
[0067]聚焦:350mA，
[0068]焊接束流:125mA;
[0069]高壓:85Kv，
[0070]偏壓:725V,
[0071]掃描:X50mA,Y50mA,
[0072]頻率:500Hz.
[0073]焊接后對(duì)焊接接頭進(jìn)行觀測(cè)，圖3為金屬焊接界面，連接界面平整，焊縫處有較為粗大的柱狀晶，但晶粒長(zhǎng)大并不強(qiáng)烈，對(duì)接頭性能無(wú)明顯影響。
[0074]檢驗(yàn)項(xiàng)目:Cu-CuCrZr電子束焊接接頭拉伸強(qiáng)度檢測(cè)
[0075]性能:接頭拉伸強(qiáng)度為327.9MPa，斷裂位置為銅一側(cè)母材。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種CuW/Cu/CuCrZr整體觸頭的電子束焊接制備方法，其特征在于所述觸頭一側(cè)母材為CuW/Cu，，另一側(cè)母材為CuCrZr，按照以下步驟進(jìn)行: (1)采用燒結(jié)方法連接制成觸頭一側(cè)母材CuW/Cu； (2)將燒結(jié)處理的CuW/Cu與CuCrZr直接進(jìn)行電子束焊接，焊接面為Cu與CuCrZr，焊接接頭為平對(duì)接接頭，接頭間隙量為O，不填充焊接填充材料，電子束焊接采用與觸頭軸線呈45度角的焊縫，焊后無(wú)需進(jìn)行熱處理；焊接參數(shù)范圍如下: 上升梯度:10s, 下降梯度:15s， 旋轉(zhuǎn)速度:4r/m, 焊接時(shí)間:16s，燈絲:19.0-20.0A, 聚焦:330-350mA， 焊接束流:120-125mA ； 高壓:85Kv， 偏壓:705-725V, 掃描:X50mA, Y50mA, 頻率:500Hz 02.按照權(quán)利要求1所述的一種CuW/Cu/CuCrZr整體觸頭的電子束焊接制備方法，其特征在于所述所述采用燒結(jié)方法連接制成電觸頭一側(cè)母材CuW/Cu，具體為:先將純W合金粉置入成型模具中，然后施加100-120MPa靜壓使合金粉密實(shí)，再將1.5倍W體積份數(shù)的Cu置于密實(shí)的W合金粉上進(jìn)行加熱，加熱溫度為達(dá)到1100-1120°C，使Cu熔化，當(dāng)加熱到Cu熔化溫度時(shí)，Cu熔化并沿著合金粉空隙流滿W合金塊，剩余的液態(tài)Cu分布于W合金塊之上，冷卻后即形成CuW/Cu牢固燒結(jié)接頭。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種CuW/Cu/CuCrZr整體觸頭的電子束焊接制備方法，屬高壓開(kāi)關(guān)電觸頭生產(chǎn)制造領(lǐng)域。電觸頭一側(cè)母材為CuW/Cu，另一側(cè)母材為CuCrZr，按照以下步驟進(jìn)行：(1)采用燒結(jié)方法連接制成電觸頭一側(cè)母材CuW/Cu；(2)將燒結(jié)處理的CuW/Cu與CuCrZr直接進(jìn)行電子束焊接，焊接面為Cu與CuCrZr，焊接接頭為平對(duì)接接頭，接頭間隙量為0，不填充焊接填充材料，電子束焊接采用與觸頭軸線呈45度角的焊縫，焊后無(wú)需進(jìn)行熱處理；與已有技術(shù)相比，本發(fā)明不僅能提高鉻銅高溫機(jī)械性能，獲得很高的焊接強(qiáng)度，而且又能保證Cu底座不退火軟化，同時(shí)垂直焊縫熱影響區(qū)受力小，分瓣的觸頭經(jīng)過(guò)多次插拔后不會(huì)產(chǎn)生變形，觸指力穩(wěn)定。
【IPC分類】B23K103/12, B23K101/36, B23K15/06
【公開(kāi)號(hào)】CN105057873
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510426821
【發(fā)明人】苗曉丹, 吳文安, 肖春林, 韓會(huì)秋, 王博, 時(shí)代, 李海強(qiáng)
【申請(qǐng)人】沈陽(yáng)金昌藍(lán)宇新材料股份有限公司
【公開(kāi)日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年7月20日