1. Yleiskatsaus
Kuparin ja alumiinin hitsauksen syynä on kustannusten ja painon alentaminen, koska alumiinin tiheys on noin 1/3 kuparin tiheydestä ja hinta noin 1/5 kuparin tiheydestä, joten kuparin sijasta käytetään alumiinia. useaan otteeseen, erityisesti Se on energiateollisuus, ja myös kupari-alumiinin hitsaus on ilmestynyt.
Kuparin ja alumiinin pinta on kuitenkin erittäin helppo hapettaa, erityisesti alumiinin oksidikalvo on erittäin kiinteä, kestää korkeita lämpötiloja (sulamispiste jopa 2050 astetta C) ja sillä on suuri vastus. Jos kone on kytkettynä, kosketinkontakti on epävakaa tehokäytön aikana ja savua esiintyy usein. , räjähdysilmiö, helppo aiheuttaa vakavia seurauksia, kuten tulipalo.
Yleensä kupari-alumiinihitsaus voi olla sulahitsausta, painehitsausta ja juottamista.
2, kupari-alumiinin hitsauksen vaikeudet
1. Kuparin ja alumiinin hitsaus kuuluu erilaiseen metallien (ei-rautametallien) hitsaukseen, joka on paljon vaikeampaa kuin kupari-kupari- ja alumiini-alumiinihitsaus.
2. Sekä kupari että alumiini hapettuvat helposti ja hitsausprosessissa muodostuu korkean sulamispisteen oksideja, mikä vaikeuttaa hitsausmetallin sulamista kokonaan, mikä vaikeuttaa hitsausta.
3. Kuparin ja alumiinin hitsausliitos on hauras ja halkeileva. Kuparin ja alumiinin sulahitsauksen aikana kuparin puolelle muodostuu helposti eutektiikkaa, kuten CuAl2, hitsaukseen, joka jakautuu lähelle raerajaa ja on altis rakeiden välisille halkeamioille. .
4. Kuparin ja alumiinin sulamispiste on hyvin erilainen. Sulahitsauksessa kupari pysyy kiinteänä, kun alumiini sulatetaan. Kun kuparia sulatetaan, alumiini on sulanut paljon, mikä lisää hitsauksen vaikeutta.
5. Hitsaussaumassa on alttiina huokoisuus. Kuparin ja alumiinin hyvän lämmönjohtavuuden ansiosta sulassa altaan metalli kiteytyy nopeasti hitsauksen aikana, eikä metallurginen reaktiokaasu korkeassa lämpötilassa ehdi poistua, joten syntyy huokosia.
3. Kuparin ja alumiinin hitsausmenetelmän käyttöönotto
1). TIG-hitsaus
① Valmistelu ennen hitsausta: a Puhdista kupari- ja alumiinihitsausten pinta. b. Viisa juotetut osat ja määritä uran muoto kuparipuolen hitsin pinta-alan ja hitsin kuparipitoisuuden lisäämisen periaatteen mukaisesti. Yleensä käytetään U-muotoista uraa, eikä alumiinipuolta saa olla uritettu. c hitsausmateriaalit ovat Ag65Cu20Zn15, Q203, ER4043. d Sarja hitsauskonetta WES315 ja happi-asetyleenilaitteita.
②Hitsaustoiminto: a. Kokoa ja kiinnitä kupari- ja alumiinihitsaukset estämään muodonmuutos ja siirtyminen kuumentamisen ja hitsauksen aikana. b Juota ensin kerros korkean hopeaa juotetta (noin 1 mm) kuparipuolelta happi-asetyleeniliekillä.
c Käytä alumiini-pii-hitsauslankaa argonkaarihitsaukseen sen ollessa kuuma; hitsausprosessin aikana volframikaaren keskipiste poikkeaa alumiinihitsauksen puolelle (tämä eroaa kuparin ja alumiinin suorasta volframi-argonkaaresta!);
Sen hitsausprosessin toiminnan ohjaava ideologia: yksi on kuparipitoisuuden minimointi hitsissä ja toinen on yrittää juottaa kuparin puolelta ja hitsata alumiinipuolelta.
d Hitsauspolttimen ja työkappaleen välinen kaltevuuskulma on yleensä 75–85º, 90º kaaria käynnistettäessä, ja säilytä sitten normaali kaltevuuskulma (asetettu alumiinipuolelle).
e Volframikaaren pituus on yleensä noin 5 mm, ja mitä ohuempi hitsaus, sitä lyhyempi kaaren pituus.
f Aseta täytetty alumiinihitsauslanka sulan altaan reunalle niin, että hitsauskappaleen ja hitsauksen välinen kulma on alle 15º. Langan pää ei saa olla kosketuksissa sulaneen altaan kanssa, mutta sen tulee aina olla argonsuojausalueella. Älä nosta alumiinihitsauslankaa kovin korkealle tai kaltevassa kulmassa. liian iso.
g Täytealumiinihitsauslanka tulee esilämmittää tarpeen mukaan kaaren puolelta ja syöttää sitten kaaren keskelle, jotta se sulautuu matriisiin, jotta vältytään suurilta alumiinihitsauslangan osuuksilta.
h Jos volframielektrodi tarttuu hitsaukseen, älä kiirehdi nostamaan hitsauspoltinta tässä vaiheessa, vapauta ensin ohjauskytkin ja ravista sitten hitsauspoltinta varovasti, jotta volframielektrodi erottuu hitsauksesta, muuten volframi irtoaa. elektrodi rikkoutuu helposti.
i Kun argonkaarihitsauspään päässä on vikoja, kuten kraattereita, halkeamia ja painumia, hitsauslangan täyttömäärää tulee lisätä asianmukaisesti argonkaarihitsauspään päässä ja argonkaarihitsaustekniikkaa parantaa rauhan aikana.
③ Hio teknisten vaatimusten mukaisesti hitsauksen jälkeen.
2). Uppokaarihitsaus
① Yleensä kuparipuoli on viistetty (yleensä U-muotoinen) ja alumiinipuoli ei ole viistetty.
② Upotetun kaarihitsauksen aikana kaaren tulee osoittaa alumiinipuolelle, ja optimaalinen siirtymäetäisyys on 5–7 mm.
③ Alkuaineita, kuten Si, Zn, Ag, Sn, tulee lisätä asianmukaisesti hitsiin.
④Esimerkki hitsausparametreista: kupari- ja alumiinilevyn paksuus on 10mm; kun alumiinin hitsaussuoran halkaisija on ø2,5 ja materiaali on SAl2, hitsausvirta on 400-420A, hitsausjännite on 38-39V ja hitsausnopeus on 0,58 cm/s.
3). Elektroninen pikahitsaus
Suoran elektronisuihkuhitsauksen välttämiseksi liitokseen muodostuu hitsauksen jälkeen CuAl2-eutektisen rakenteen θ-faasi ja siihen lisätään suuri määrä η ja faaseja tekemään hitsausmetallista kovaa ja hauraita. Ag:tä käytetään tavallisesti väliseoskerroksena. Muodostuu molemminpuolisesti liukeneva kiinteä liuos, joten hyvä liitos saadaan hitsaamalla välikerroksena paksuudeltaan noin 1 mm Ag.
4). Kuparin ja alumiinin salamahitsaus
① Esihitsauksen valmistelu: a. Kupari-alumiinihitsausten käsittelyn tulee olla tarkkaa ja suoramuotoista. b Puhdista pinta lika ja oksidit. c. Kuparin ja alumiinin hitsausosien hehkutuskäsittely (kupariosat 600-650 asteessa, lämmönsuojaus 40-60 min, jäähdytys vedessä. Alumiiniosat 400-450 asteessa, lämmönsuojaus 40-60 min, ilmajäähdytys) kovuuden vähentämiseksi, lisää plastisuutta ja parantaa hitsausliitosten laatua.
②Flash-puskurihitsaus voi puristaa hauraita metallien välisiä yhdisteitä ulos liitoksesta, mikä aiheuttaa suuria plastisia muodonmuutoksia kosketuspinnalle ja saa aikaan paremman liitoksen, mikä on yksi tärkeimmistä kupari-alumiinin hitsausmenetelmistä.
③Esimerkki päittäishitsauskoneen parametrien valinnasta (käyttämällä LQ{{0}}-tyyppiä): kupari- ja alumiinihitsausosien päittäishitsauspinta 6×60mm²; jatkopituus Cu29mm, Al17mm; kiinnityspaine 0,44 MPa; häiritsevä paine 0,29 MPa; laukaisuaika 4,1s; live järkyttävä aika 1/50s; nokkakulma 270º.
5). Kitkahitsaus
①Matalalämpötilainen kitkahitsaus (nykyinen valtavirran kitkahitsausmenetelmä):
a Sen tarkoituksena on hallita kitkapinnan lämpötilaa kupari-alumiinin eutektisen pisteen lämpötilan 548 asteen alapuolella, eli kupari-alumiinin kitkahitsauksen saattamiseksi päätökseen lämpötila-alueella 460-480 astetta. Tämä lämpötila-alue on paras alue, ja tyydyttävä kupari-alumiinihitsaus voidaan saavuttaa. liitin. Se kuuluu puolikuumennettuun painehitsaukseen, ja vaadittava katkaisupaine pinta-alayksikköä kohti on pienempi kuin kylmäpainehitsauksessa, mutta suurempi kuin puskuhitsauksessa.
b Esimerkki matalan lämpötilan kitkahitsauksen teknisten parametrien valinnasta: kupari- ja alumiinihitsauksen halkaisija ø10; nopeus 450 r/min; kitkaaika 6s; häiritsevä paine 392MPa; huoltoaika 2s; 12,6 cm/min; esihitsauksen esipaine 490~588N; kitkapaine 166 ~ 196 MPa.
②Korkean lämpötilan kitkahitsaus: a Korkean lämpötilan kitkahitsauksen aikana lineaarinen pyörimisnopeus voi olla 0,58 m/s ja kosketuspinnan lämpötila voi saavuttaa alumiinin sulamispisteen (660 astetta), joka ylittää täysin kupari-alumiinin eutektisen lämpötilan (548 astetta). Tässä lämpötilassa kupari- ja alumiiniatomit käyvät läpi diffuusioreaktion keskenään, mikä voi muodostaa hyvän hitsausliitoksen.
b Valmistelu ennen hitsausta: Käsittele kuparipääty 90º kartiokulmaksi; kupari- ja alumiinihitsaukset; puhdistaa hehkutuksen jälkeen.
c. Esimerkki korkean lämpötilan kitkahitsauksen teknisten parametrien valinnasta: kupari-alumiinihitsauksen halkaisija ø10mm; pyörimisnopeus r/min; ulkorenkaan lineaarinen nopeus 0,71m/s; tuki kitkapaine 147MPa; kupariakselin kulma 60º.
6). Kylmäpainehitsaus
Kylmäpainehitsauksen ydin on käyttää huoneenlämmössä hitsattavaa työkappaletta plastisen muodonmuutoksen tuottamiseksi, työkappaleen kosketuspinnan oksidikalvon puristaminen ulos hitsistä niin, että metalliatomit rajapintojen välillä saavuttavat etäisyyden atomien välinen vetovoima, johon liittyy atomien välinen diffuusio, Luo vahvan linkin atomien välille. Soveltuu pääasiassa pienten ja keskikokoisten osien kuparin ja alumiinin hitsaukseen.
①Kuparin ja alumiinin puskuhitsaus:
a Puskukylmäpuristushitsaus suoritetaan huoneenlämmössä ilman ulkoista lämpölähdettä, metallirakenteessa ei käy läpi kiteytymistä ja pehmennyshehkutusta, liitoksen lujuus ei ole pienempi kuin perusmetallin ja poikkileikkauspinta-ala päittäisliitos on alueella 1-1000 mm². Muuntajat, yläjohdot jne.
b. Esimerkki teknisten parametrien valinnasta kupari-alumiinin kylmäpuristushitsaukseen: hehkutus ennen hitsausta; kupari-alumiinihitsauksen suora halkaisija ø10mm; kunkin hitsauksen ulkoneva pituus: kupari 10 mm, alumiini 10 mm; järkyttävä taonta 3 kertaa; häiriöpaine 333 MPa.
②Kuparin ja alumiinin hitsaus:
a) Kylmäpuristushitsaus kupari- ja alumiinimuovimateriaalien levy-, lanka-, lanka-, folio-, folio-, jne. muodossa, paras liitosmuoto on limitys. Kylmäpistehitsaus voidaan suorittaa samalla tavalla kuin vastuspistehitsaus.
Juotosliitoksen sisennyksen muoto on pyöreä: d=(1~2)δ; suorakulmio: a=(1~2)δ, b=5~6a.
Monipistehitsauksessa jakauman tulee olla porrastettu ja hitsauspisteiden keskipisteiden välisen etäisyyden tulee olla suurempi kuin 2d.
b. Esimerkki teknisten parametrien valinnasta kuparin ja alumiinin torniliitoksen kylmäpainehitsaukseen: hitsauksen koko 40×4mm²; lantion pituus 70 mm; juotosliitosten lukumäärä 6; painepisteen halkaisija Al ø7, Cu ø8; sisennyksen kokonaispituus Al 30mm, Cu 55mm; Pisteen keskipisteen etäisyys on 10 mm; paine on 235 MPa.
7). Kondensaattorin energiaa varastoiva hitsaus
①Kapasitiivinen energiavarastohitsaus on vastushitsauksen erityinen muoto, joka kuuluu kiinteäfaasihitsaukseen. Energiaa varastoivan hitsauksen ydin on varastoida energiaa tietyssä muodossa etukäteen ja vapauttaa se sitten hitsauksen läpi hyvin lyhyessä ajassa, jolloin liitoksessa syntyy välittömästi suuri määrä lämpöenergiaa ja samalla muodostuu hitsaus. liitos nopean suulakepuristuksen alaisena. Kuparin ja alumiinin sähkönjohtavuus ja lämmönjohtavuus ovat erittäin hyvät, ja hitsattaessa on noudatettava vahvaa korkean virran ja lyhyen ajan spesifikaatiota. Kondensaattorienergian varastointihitsaus soveltuu erityisen hyvin pienipoikkipintaisten kupari- ja alumiinilankojen hitsaukseen. Se on ihanteellinen menetelmä kupari- ja alumiinilankojen hitsaukseen tällä hetkellä, mutta sen prosessiparametreja voidaan säätää kapealla alueella, joten hitsausprosessin parametreja on noudatettava tarkasti ennen hitsausta. Tuottaa korkealaatuisia kupari-alumiinihitsausliitoksia.
②Esimerkkivalinta kondensaattorin energiaa varastoivan hitsausprosessin parametreista kupari- ja alumiinilangoille: langan halkaisija Alø1.81, Cuø1.56; kapasitanssi 8000uF; hitsausjännite 190~210V; jatkopituus Al2,5mm, Cu2,0mm; häiriöpaine 608MPa ; Puristusvoima 2650N; Muuntajan suhde 60:1.
8). Tyhjiödiffuusiohitsaus
①Tyhjiödiffuusiohitsausta käytetään pääasiassa kylmälaitteiden ja voimalaitteiden kupari-alumiiniliitosten valmistukseen. Sen prosessiparametreja valvotaan erittäin tiukasti, ja sen laatu on vakaampi kuin sulahitsaus, kovajuotto ja välähdyshitsaus.
②Ennen hitsausta kupari-alumiinihitsauksen pinta on lisättävä tarkasti, hiottava, kiillotettava ja puhdistettava, jotta viivain on sileä ja vapaa epäpuhtauksista. Kupari- ja alumiinilevyt pinotaan ja laitetaan tyhjiökammioon. Kuparin ja alumiinin alipainediffuusiohitsaukseen vaikuttavat tekijät ovat: lämmityslämpötila; hitsauspaine; pitoaika; tyhjiö aste; hitsausosien pinnan laatu jne.
③Esimerkki kuparin ja alumiinin vakuumidiffuusiohitsauksen teknisten parametrien valinnasta: kun suoritetaan kuparin ja kovan ZAl2-alumiiniseoksen, jonka paksuus on 0,2~0,5 mm, tyhjiodiffuusiohitsaus, kuumennus lämpötila on 480-500 astetta; pitoaika on 10 minuuttia; paine on 4,9-9,8 MPa; tyhjiöaste 1,33×10-²~1×10-³Pa.
9). Juottaminen
①Keski- ja matalalämpötilajuotto
A Scratch-hitsaus: valitse HL501 (Zn58Sn40Cu2), yleinen kaupallinen eritelmä on valutanko 5 × 20 × 350 mm³, hitsausmenetelmä on hyvin yksinkertainen, kupari-alumiinihitsaus kuumennetaan noin 300 asteeseen ilman virtausta, yritä raapia hitsaus, jos juotos ei sula, jatka lämmitystä, kunnes juote täyttää sauman kaapimisen jälkeen.
BM51+M51-F: Tämän tyyppisen juotteen ja juoksutteen juotoslämpötila on erittäin alhainen, 179 astetta. Juotosainetta ei voi lämmittää suoraan hitsauksen aikana. Kupari-alumiinihitsaus tulee lämmittää, ja hitsin lämpöä käytetään juotteen sulattamiseen. Lämmitystyökalut ovat saatavilla. : Sähköinen juotin, kuumailmapistooli, nestekaasupistooli, kerosiinipoltin, bensiinipoltin, happi-asetyleenipoltin jne.
Kastojuotto: juotostäytemetalli (Zn96~98%Pb2~4%), juoksute on hartsi (C20H30O2) ja vedetön sadetusaine (suhde suurempi kuin 1), hitsausmenetelmä: kupari-alumiiniliitos päällystetty hartsialkoholiliuoksella Upota nopeasti juotosmateriaali noin 440 asteessa juottamista varten.
D WE CuAl-Q303: Tämä hitsausmateriaali on kupari-alumiinihitsauslanka. Juotoslämpötila on noin 400 astetta. Siinä on oma juotosjauhe ja orgaaninen syövyttämätön juoksute. Juotosjauhe sulaa metallipäällysteen kanssa ja rikkoo nopeasti kupari- ja alumiinimetallin. Pintaoksidikalvo ja metallin pintajännitys voivat estää uudelleenhapetuksen. Juotosjauhe kostuttaa metallipinnan niin, että juote voi täyttää koko hitsaussauman kapillaaritoiminnan kautta. Toiminta on yksinkertainen, eikä sitä yleensä tarvitse puhdistaa hitsauksen jälkeen. .
E Muiden hitsausmateriaalien esittely: WE53+WE53-F on umpisydäminen hitsauslanka, jossa on juoksutetta ja juotoslämpötila on noin 400 astetta; XR-FC22, XR-FC0215, ER15, E9802, FR301 jne. ovat täytehitsauslankoja, joita on helpompi käyttää.
②, korkean lämpötilan tyhjiöjuotto
juotos: AlSi12
b Valmistelu ennen hitsausta: Purista filamenttinen juotostäytemetalli 0,5~1 mm paksuksi selkämäiseksi levyksi; puhdista kuparin, alumiinin hitsausosat ja juotostäytemetallit.
C Kokoaminen: Käytä ruostumatonta teräslevyä kokoamiseen ja kiinnittämiseen alumiini-juote-kupari-järjestyksessä ja aseta ne kerroksittain.
D uunin juottaminen: aloita imurointi uuniin mentyäsi; kun tyhjiöaste saavuttaa 10-²Pa, käynnistä lämmityslaite; lämmitysnopeus on 10-20 astetta /min, pidä 150 astetta 5 minuuttia, 350 astetta ja 540 astetta 5 minuuttia, sitten lämmitä jatkuvasti 624 asteeseen, pidä lämpötila 6 minuuttia ja jäähdytä sitten; jäähdytä alle 600 asteeseen, sammuta lämmityslaite, jäähdytä alle 450 asteeseen, täytä typellä jäähdytysnopeuden nopeuttamiseksi ja avaa sitten uunin luukku, kun se on jäähtynyt alle 100 asteeseen.
10). Muut hitsausmenetelmät
Edellä mainittujen kuparin ja alumiinin hitsausmenetelmien lisäksi voidaan käyttää myös räjähdyshitsausta, ultraäänihitsausta jne.
