一種厚壁空心導(dǎo)電磷脫氧銅軸的焊接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及焊接工藝設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種厚壁空心導(dǎo)電磷脫氧銅軸的焊接方法。
【背景技術(shù)】
[0002]無(wú)氧銅是一種純度達(dá)到99.95%以上的銅，而磷含量小于0.001%，有的牌號(hào)還要達(dá)到0.0003%以下的磷含量。磷脫氧銅是通過(guò)磷來(lái)脫去銅里面的氧的一種無(wú)氧銅。用于導(dǎo)電用的磷脫氧銅磷含量較低，導(dǎo)電性較好，但是其焊接性能較差。而厚壁空心導(dǎo)電磷脫氧銅軸就是采用磷含量較低的磷脫氧銅制成的一種銅軸。
[0003]厚壁空心導(dǎo)電磷脫氧銅軸的熱導(dǎo)率較高，焊接步驟中易產(chǎn)生密集性、貫穿性氣孔。現(xiàn)有技術(shù)中在焊接銅管時(shí)使用的焊接方法主要為氣焊和釬焊，焊接接頭質(zhì)量及強(qiáng)度難以保證。其中氣焊是利用氣體燃燒的火焰作為熱源的焊接方法，氣焊一般是手工操作。由于氣焊火焰溫度低，加熱速度慢，而厚壁空心導(dǎo)電磷脫氧銅軸的焊接需要較高溫度。氣焊焊接后工件變形和熱影響區(qū)較大，由于氣焊的加熱區(qū)域?qū)?，所以其焊接熱影響區(qū)域也較大，造成焊接后變形較大。此外由于焊接步驟中溫度不穩(wěn)定，熔化金屬受到的保護(hù)差，焊接質(zhì)量較低。而釬焊是采用比母材熔點(diǎn)低的金屬材料作釬料，將焊件(母材)與釬料加熱到高于釬料熔點(diǎn)，但低于母材熔點(diǎn)的溫度，利用液態(tài)釬料潤(rùn)濕母材，填充接頭間隙，并與母材相互擴(kuò)散而實(shí)現(xiàn)連接焊件的方法。而釬焊縫的熔點(diǎn)低也就意味著強(qiáng)度低于母材，耐熱性也比母材金屬低，為了彌補(bǔ)強(qiáng)度不足，常采用增大搭接面積來(lái)解決問(wèn)題。因而釬焊接頭較多地采用搭接接頭使結(jié)構(gòu)的重量增大，耗材較多，不但如此還影響了工件的美觀，因而不適合用與高品質(zhì)要求的厚壁空心導(dǎo)電磷脫氧銅軸的焊接。
[0004]也有采用如攪拌摩擦焊設(shè)備的焊接方法，但是其成本較高，不適合大批量生產(chǎn)?，F(xiàn)有技術(shù)中的電阻焊與縫焊主要適用于厚度小于1.5_的板材，且不適用于純銅的焊接。其中電阻焊是將工件組合后通過(guò)電極施加壓力，利用電流通過(guò)接頭的接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱進(jìn)行焊接的方法。電阻焊利用電流流經(jīng)工件接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱效應(yīng)將其加熱到熔化或塑性狀態(tài)，使之形成金屬結(jié)合的一種方法。電阻焊的設(shè)備功率大、自動(dòng)化程度高，維修困難，成本高。并且接頭處的抗拉強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度都比較低。由于厚壁空心導(dǎo)電磷脫氧銅軸需要頻繁的使用，故電阻焊不適用于厚壁空心導(dǎo)電磷脫氧銅軸的焊接。
[0005]此外現(xiàn)有技術(shù)中的焊條電弧焊氣孔較多、焊后接頭強(qiáng)度低，不適合磷脫氧銅管的焊接。而MIG焊焊接速度較快，不易控制熔池，不適用于銅軸的焊接。采用現(xiàn)有技術(shù)中的焊接方法，銅軸在焊接步驟中受熱易變形、軟化，并且容易產(chǎn)生熱裂紋。綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中的常規(guī)焊接不適用于厚壁空心導(dǎo)電磷脫氧銅軸。
[0006]例如中國(guó)專(zhuān)利CN103817451A提供的一種低壓力擴(kuò)散焊和釬焊復(fù)合焊相結(jié)合的無(wú)氧銅復(fù)合焊接方法。該無(wú)氧銅復(fù)合焊接方法包括:步驟A，將待焊接的多個(gè)無(wú)氧銅部件進(jìn)行預(yù)處理，去除表面的氧化膜;步驟B，將多個(gè)無(wú)氧銅部件進(jìn)行裝配，固定各無(wú)氧銅部件的相對(duì)位置，保證焊接面緊密接觸，對(duì)多個(gè)無(wú)氧銅部件的焊接面進(jìn)行低壓擴(kuò)散焊；以及步驟C，在焊接面邊緣處預(yù)置的焊料孔中放置電真空釬料，對(duì)多個(gè)無(wú)氧銅部件進(jìn)行釬焊。該方法通過(guò)低壓力擴(kuò)散焊和釬焊復(fù)合焊相結(jié)合解決了采用普通焊接方法，無(wú)氧銅形變量大的問(wèn)題，但該方法只適用于對(duì)強(qiáng)度要求較低的電氣元件的焊接，不適用于使用頻繁，強(qiáng)度要求較高的銅軸焊接。
[0007]又例如中國(guó)專(zhuān)利CN103600158A—種無(wú)氧銅鑄件焊接工藝，涉及無(wú)氧銅鑄件焊接技術(shù)領(lǐng)域。焊接前將無(wú)水酒精與CJ301助焊劑混合后涂抹于鑄造銅件的焊口表面，然后進(jìn)行氬弧焊接;無(wú)水酒精與(^301助焊劑體積混合比例為:無(wú)水酒精:(^301 = 1:2.5?3.5;在焊接步驟中，采用媒質(zhì)成分及質(zhì)量比為:25%-35%氮?dú)狻?5%-35%氬氣、35%-50%氦氣作為保護(hù)媒質(zhì);保護(hù)媒質(zhì)中成分質(zhì)量比優(yōu)選:氮?dú)鉃?0%、氬氣為30%、氦氣為40%;焊接時(shí)環(huán)境溫度保持在20°以上。該方法在焊接步驟中除去氧化層，保護(hù)助焊劑不被吹走，適用于高磷含量的無(wú)氧銅的焊接。因?yàn)楹癖诳招膶?dǎo)電磷脫氧銅軸的熱導(dǎo)率較高，采用此法焊接溫度不穩(wěn)定，影響焊接質(zhì)量，會(huì)導(dǎo)致熱形變較大和強(qiáng)度低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺少厚壁空心導(dǎo)電磷脫氧銅軸焊接方法的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種厚壁空心導(dǎo)電磷脫氧銅軸的焊接方法。
[0009]—種厚壁空心導(dǎo)電磷脫氧銅軸的焊接方法，依次經(jīng)過(guò)焊前清理、焊前預(yù)熱和焊接步驟完成厚壁空心導(dǎo)電磷脫氧銅軸的焊接;所述焊前預(yù)熱和焊接步驟中均設(shè)置加熱裝置對(duì)焊接坡口處進(jìn)行加熱，且在焊前預(yù)熱和焊接步驟過(guò)程中對(duì)坡口處溫度進(jìn)行全程監(jiān)測(cè)。
[0010]進(jìn)一步的，所述焊前清理步驟包括將清理完的厚壁空心導(dǎo)電磷脫氧銅軸安裝在滾輪架上，所述滾輪架為4只，所述4只滾輪架均勻布置在厚壁空心導(dǎo)電磷脫氧銅軸的下端。[0011 ]進(jìn)一步的，所述焊前預(yù)熱步驟具體為:在距坡口邊緣10mm-20mm處設(shè)置加熱裝置，在加熱裝置加熱坡口的位置還設(shè)置有測(cè)溫裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)溫，所述焊前預(yù)熱步驟過(guò)程中的預(yù)熱溫度控制為500°C_520°C。
[0012]進(jìn)一步的，所述焊前預(yù)熱步驟開(kāi)始時(shí)使用加熱裝置和氧乙炔共同對(duì)坡口處進(jìn)行預(yù)熱，溫度達(dá)到500°C以后停止氧乙炔預(yù)熱。
[0013]進(jìn)一步的，所述焊接步驟具體為:采用500°C_550°C的焊接溫度，并且使用焊接背保護(hù)氣進(jìn)行電弧焊，所述焊接步驟中通過(guò)熱電偶監(jiān)測(cè)焊接溫度。
[0014]進(jìn)一步的，所述焊接步驟中在焊道處設(shè)置焊道測(cè)溫儀，所述焊道測(cè)溫儀包括TES-1310測(cè)溫儀和TPK03測(cè)溫棒。
[0015]進(jìn)一步的，所述焊接步驟中使用焊絲型號(hào)為Scul898的純銅焊絲，所述純銅焊絲的鎢極直徑為5.0-5.5mm。
[0016]進(jìn)一步的，所述焊接步驟中使用的焊接背保護(hù)氣為高純氬氣，所述高純氬氣的純度為99.99%。
[0017]進(jìn)一步的，所述焊接步驟中使用的焊接保護(hù)氣由75%體積分?jǐn)?shù)的Ar和25%體積分?jǐn)?shù)He組成，所述焊接保護(hù)氣的氣流量為20-25L/min。
[0018]進(jìn)一步的，所述焊接步驟中的焊接電流為350-400A。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0020](I)本發(fā)明的焊前預(yù)熱步驟為:在距坡口邊緣1mm處設(shè)置對(duì)開(kāi)式加熱器，對(duì)開(kāi)式加熱器的2個(gè)加熱器之間設(shè)置有熱電偶，預(yù)熱溫度為500°C;在使用對(duì)開(kāi)式加熱器預(yù)熱的同時(shí)使用氧乙炔對(duì)坡口處進(jìn)行預(yù)熱，溫度達(dá)到500°C以后停止氧乙炔預(yù)熱，預(yù)熱溫度可以通過(guò)熱電偶進(jìn)行監(jiān)測(cè)得到，并且可以通過(guò)熱電偶測(cè)得的溫度，調(diào)節(jié)控制對(duì)開(kāi)式加熱器，同時(shí)采用氧乙炔對(duì)坡口進(jìn)行加快預(yù)熱，加快了預(yù)熱速度，提高了工作效率。
[0021](2)本發(fā)明采用氬弧焊對(duì)厚壁空心導(dǎo)電磷脫氧銅軸進(jìn)行焊接，并且焊接步驟采用熱電偶和對(duì)開(kāi)式加熱器進(jìn)行保溫控制，解決了因?yàn)楹癖诳招膶?dǎo)電磷脫氧銅軸導(dǎo)熱率高導(dǎo)致的焊接后形變大和強(qiáng)度低的問(wèn)題。并且焊接時(shí)候可以很好的熔化焊道，且熱影響區(qū)不至于受尚溫氧化。
[0022](3)厚壁空心導(dǎo)電磷脫氧銅軸在焊接前采用焊前清理，用無(wú)水乙醇清洗厚壁空心導(dǎo)電磷脫氧銅軸坡口處的油污，再用砂紙及鋼絲輪對(duì)焊道進(jìn)行打磨清理，確保了焊接坡口處無(wú)油污、沒(méi)有氧化物，因?yàn)檠趸锶埸c(diǎn)較高，采用除去的氧化層的方式可以減少焊接后焊縫內(nèi)的雜質(zhì)，提高焊接質(zhì)量。
[0023](4)焊接步驟中厚壁空心導(dǎo)電磷脫氧銅軸均勻的放置在4只滾輪架上，確保了銅軸焊接后不會(huì)發(fā)生下塌變形。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1是本發(fā)明的厚壁空心導(dǎo)電磷脫氧銅軸焊接過(guò)程中的示意圖；
[0025]圖2是本發(fā)明