《兵器制造异种材料焊接工艺》课件-铜与铝焊接

概述01铜与铝组合02铝与钛组合03铜与钛组合04目录/Contents异种有色金属的焊接概述铜和铝组合焊接性分析铜和铝组合熔焊的难点铜和铝组合的熔焊方法选择及焊接工艺铜与铝组合的压焊方法选择及焊接工艺异种有色金属的焊接概述铜和铝组合焊接性分析铜和铝组合熔焊的难点铜和铝组合的熔焊方法选择及焊接工艺铜与铝组合的压焊方法选择及焊接工艺案例导入

电缆线有铜线和铝线两类，此两类接头的连接方式有铰接、压接、与焊接三种方式，显然无论从接触电阻、连接紧密度与强度而言，焊接都是最佳选择。根据本节课所学内容，可否确定一种或几种最适合电缆线铜线和铝线焊接的工艺方法？案例导入一、概述表1

常用有色金属的物理性能及化学性能一、概述材料特点铜、铝的优点就是导热性和导电性极好，因此铜、铝最大的用途是作为导电材料和散热材料。纯铜和纯铝的导电性最好，加入合金元素以后导电性、导热性逐渐变差。纯铜、纯铝是首选的最佳导电、散热材料。一、概述本章中只限于工业纯铜和工业纯铝组合的焊接，即两种导电金属材料的焊接。范围限定在实际生活中，为了充分发挥铝和铜各自优点，谋求最好的技术经济性，常采用铝、铜复合结构，在实际生产中多采用焊接方式实现铝和铜的连接必要性铜铝组合的焊接性如何呢？二、铜和铝组合焊接性分析铜和铝组合的熔焊焊接性极差，但压焊焊接性很好。据研究，当铜的质量分数在12%～13%以下时，焊缝才具有最佳综合性能。铜和铝都具有很好的塑性，铜的压缩率最高可达80%～90%，铝的可达60%～80%，因此采用压焊方法可得到质量优异的铜-铝焊接接头，压焊是目前铜与铝的异种有色金属焊接的主要焊接方法。二、铜和铝组合焊接性分析三、铜和铝组合熔焊的难点金属间化合物的形成：由于铜和铝的冶金互容性差，采用熔焊方法都很难避免焊缝中产生Cu-Al金属间化合物，这会降低接头的强度和塑性。低熔共晶及氧化气孔：由于焊缝金属结晶快，熔池中的气体来不及逸出，留在焊缝中。应力裂纹：铜的线胀系数比铝大0.5倍，铜铝焊接接头很容易产生焊接应力。熔点相差423℃：热源功率不够时焊缝金属容易分层，无法熔合成为共同晶粒。主要难点铜和铝组合的异种金属熔焊时对熔焊方法的要求如下：熔焊热源功率要足够大；对焊接区保护足够好；保证焊缝金属中铜的质量分数控制在12%以下；采用有中间过渡层的间接焊接法。四、铜和铝组合的熔焊方法选择及焊接工艺TIG焊是铜、铝组合最常用的熔焊方法，此外还有埋弧焊和电子束焊。四、铜和铝组合的熔焊方法选择及焊接工艺4.1TIG焊接坡口形式：铜侧单V形坡口，坡口角度45°～70°，铝侧不开坡口。在铜铝组合对接焊时，有如下工艺要求：焊材选择：用铝硅合金焊丝或是纯铝焊丝。焊前准备：清理坡口，并在坡口表面上镀银或镀锌。四、铜和铝组合的熔焊方法选择及焊接工艺4.1TIG焊接4.2埋弧焊4.3气焊四、铜和铝组合的熔焊方法选择及焊接工艺将铜的表面氧化层清除干净，可用洗化学方法处理然后水冲干净或用砂纸清擦干净，至光亮金属为止。将铜工件（与铝焊接接触面）用氧一乙块火焰焊接，加热工件钎焊一层银钎料，钎料用“HL313”（成分为银50%，铜16%，镉18%,锌16%，熔点为625~635℃）钎焊涂层厚度为0.8~1.0mm,（稍厚更有利于焊接）。将铝工件焊接表面处去除难熔的氧化膜，可用碱洗化学方法处理，然后用水冲干净，或用砂纸清擦干净至光亮金属为止。Cu/AlTIG焊接工艺步骤四、铜和铝组合的熔焊方法选择及焊接工艺焊材：焊丝填充金属为铝硅合金，焊丝牌号“ER4047”，有利于减少金属间化合物，视工件厚薄和大小选用焊丝直径。用交流氩弧焊焊接，焊接电流视工件厚薄和大小，精细调节准确，可先用工艺板（模拟工件厚度进行试焊，确认焊接质量效果后方可在工件上焊接。）Cu/AlTIG焊接工艺步骤四、铜和铝组合的熔焊方法选择及焊接工艺4.2埋弧焊焊接时采用铝焊剂，坡口形式与TIG焊类似，一般可开单U形坡口，根据实际情况可调整。埋弧焊时在U形坡口中预置铝焊丝。电弧偏离坡口中心指向铜母材侧。4.3气焊常用的气体火焰为氧乙炔焰。四、铜和铝组合的熔焊方法选择及焊接工艺气焊的优点：可随时撤离来调整熔池温度；火焰的功率和性质均可调整，铜和铝组合接头常采用中性焰，中性焰的温度为3000°左右。气焊时用到的焊丝与电弧焊焊丝通用，焊剂比较特殊，称为气焊溶剂，代号为CJ×××，常用的铜铝焊接气焊熔剂为CJ401。五．铜与铝组合的压焊方法选择及焊接工艺闪光对焊压焊是铜和铝连接的最佳选择。摩擦焊平板搭接扩散焊闪光对焊五．铜与铝组合的压焊方法选择及焊接工艺闪光对焊的原理是利用对焊机使两端金属接触，通过低电压的强电流，待金属被加热到一定温度变软后，进行轴向加压顶锻，形成对焊接头。铜和铝的导电性、导热性及高温塑性在有色金属中是最好的，在使用闪光对焊时需要较大的焊接电流、高的送进速度、快速顶锻、极短的顶锻时间、较长的伸出长度和总留量。有利于将金属间化合物和氧化物挤出成为飞边，已获得力学性能良好的接头。五．铜与铝组合的压焊方法选择及焊接工艺摩擦焊摩擦焊是一种固态焊接方法，结合面不发生熔化，仍为锻造组织，采用低温摩擦焊是指转速为200~1000r/min，结合面温度介于460~480℃之间，此时可避免产生脆性层，又能保证足够的塑性变形能力。摩擦焊相关的工艺参数有：转速、摩擦压力、摩擦时间、顶锻压力等。平板搭接扩散焊五．铜与铝组合的压焊方法选择及焊接工艺扩散焊是指将两焊件紧密贴合，在真空或保护气氛的保护下，使平整光洁的焊接表面在一定温度、压力的持续作用下，接触面之间的原子相互扩散完成焊接的方法。当采用扩散焊来焊接异种金属时，共有两种形式：A+B、A+C+B，前者为不加扩散层，后者为加中间扩散层。加中间扩散层的异种金属扩散焊可以有效保证接头质量，减小焊接变形，焊接冶金不相容的异种材料，并能防止中间金属化合物和低熔共晶相的生成。扩散焊的主要焊接工艺参数有焊接温度、焊接压力、保温时间、真空度等。小组实训任务布置准备一对铜和铝的焊接试板，厚度约5mm，要求采