不同焊接方法對導(dǎo)電銅排焊接接頭質(zhì)量的影響

曾美揚，肖時峰，鄧　蘋，李　爽

（中車株洲電機有限公司，湖南株洲412000）

不同焊接方法對導(dǎo)電銅排焊接接頭質(zhì)量的影響

曾美揚，肖時峰，鄧蘋，李爽

（中車株洲電機有限公司，湖南株洲412000）

針對銅排的焊接接頭，采用氦氣保護的TIG焊、氬氣保護的TIG焊和感應(yīng)釬焊三種焊接方法，通過焊接接頭外觀質(zhì)量檢驗、宏觀金相檢驗、焊接接頭強度拉伸試驗等方面的研究，采集了大量試驗數(shù)據(jù)，并對試驗數(shù)據(jù)進行了分析，確定采用感應(yīng)釬焊進行銅排焊接，能獲得滿足設(shè)計要求的焊接工藝。

銅排；焊接方法；焊接質(zhì)量

0　前言

在變壓器制造過程中，采用銅排作為導(dǎo)電線圈，線圈的引出端一般采用搭接接頭形式，銅排材質(zhì)為紫銅，銅排搭接接頭尺寸為3 mm（厚）×8 mm（寬），搭接長度為30 mm，如圖1所示，針對這種接頭形式，選擇氬氣保護的TIG焊、氦氣保護的TIG焊和感應(yīng)釬焊三種焊接方法，通過對試件進行焊接接頭對比試驗，從而確定合適的焊接工藝。

圖1　銅排焊接搭接接頭形式

1　焊接方法選擇及實施

由圖1可知，銅排線規(guī)尺寸較小，針對這種接頭形式，首先采用了成本比較低的氬氣保護TIG單層焊，焊接焊接材料選用紫銅焊絲HS201，焊接順序如圖2所示。由于采用氬氣保護的TIG焊時，焊縫表面發(fā)黑，外觀質(zhì)量較差，后改為熱導(dǎo)率比氬氣高的氦氣。采用氦氣保護TIG焊時，熱輸入較氬氣保護明顯降低，焊縫外觀質(zhì)量明顯改善，但宏觀金相顯示，氦氣保護TIG單層焊出現(xiàn)未焊透缺陷，針對這種焊接缺陷，采用氦氣保護TIG雙層焊，焊接順序如圖3所示。采用雙層焊仍然有未焊透缺陷。采用感應(yīng)釬焊焊接接頭（感應(yīng)焊機20 kW），焊前在搭接處放置焊接材料用銅磷焊片（HL204），焊接過程中添加焊絲（HL204），使釬料熔化后在焊縫內(nèi)部充分填充，進行宏觀金相檢驗，未出現(xiàn)未焊透缺陷。

圖2　單層焊焊接順序

圖3　雙層焊焊接順序

2　焊縫檢驗及數(shù)據(jù)分析

2.1外觀檢查

外觀質(zhì)量檢查不同焊接方法的焊接接頭，發(fā)現(xiàn)氦氣保護TIG單層焊和感應(yīng)釬焊接頭外觀成形良好，氦氣保護TIG雙層焊、氬氣保護TIG單層焊焊接接頭外觀質(zhì)量存在因過熱表面發(fā)黑等焊接缺陷。

2.2拉伸性能試驗

采用電子式萬能試驗機對各焊接試樣進行拉伸強度檢測，試樣的宏觀斷口情況及試驗數(shù)據(jù)如表1所示。

由表1可知，采用不同的氣體保護，TIG焊的三種工藝下，焊縫均出現(xiàn)了未焊透等缺陷；感應(yīng)釬焊時，焊縫填充飽滿。

表1　各焊接試樣拉伸強度試驗結(jié)果

利用Oringin軟件將拉伸試驗數(shù)據(jù)繪制成曲線，如圖4所示，由圖4可知，感應(yīng)釬焊抗拉強度較高，且各樣件數(shù)據(jù)差異性較小，焊接接頭質(zhì)量穩(wěn)定。

圖4　各焊接試樣抗拉強度對比曲線

2.3宏觀金相試驗

由于氬氣保護TIG單層焊的接頭外觀檢驗不合格，因此僅對氦氣保護TIG單層焊、氦氣保護TIG雙層焊和感應(yīng)焊接頭進行宏觀金相試驗（見圖5～圖7）。采用TIG焊接工藝時，焊縫均出現(xiàn)了未焊透等缺陷，采用感應(yīng)釬焊時焊縫填充飽滿。

圖5　氦氣保護TIG單層宏觀金相

圖6　氦氣保護TIG雙層焊宏觀金相

圖7　感應(yīng)焊宏觀金相

2.4直流電阻檢測

采用電阻測試儀，檢測銅排焊接試樣和母材的直流電阻，結(jié)果如表2所示。

表2　銅排焊接試樣和母材直流電阻檢測結(jié)果

利用Oringin軟件將電阻檢測數(shù)據(jù)繪制成曲線，如圖8所示。由圖8可知，焊接接頭的單位長度電阻值與母材相比都有所降低，感應(yīng)釬焊接頭單位長度電阻值最低。

圖8　不同焊接方式焊接試樣電阻曲線

3　結(jié)論

氦氣保護TIG單層焊和感應(yīng)釬焊焊接接頭外觀成形良好，但氦氣保護TIG焊接接頭內(nèi)部存在未焊透等缺陷，感應(yīng)釬焊焊接接頭填充飽滿，抗拉強度較高，抗拉強度數(shù)據(jù)差異較小，單位長度電阻值最低，因此建議采用感應(yīng)釬焊焊接導(dǎo)電用銅排焊接。

Effect of different welding methods on welded joint quality of conductive copper bar

ZENG Meiyang，XIAO Shifeng，DENG Ping，LI Shuang
（Zhuzhou CRRC Electric Motor Co.，Ltd.，Zhuzhou 412000，China）

For the welded joints of the copper bar，three different welding methods like the helium shielded TIG welding，argon shielded TIG welding and induction brazing are used，through the researches about the welded joint appearance quality inspection，metallographic inspection and welded joint tensile strength test，a large number of test data are collected and analyzed to ensrue that using induction brazing for copper bar welding can get the welding technology which meets the design requirements.

copper bar；welding method；welding quality

TG405

B

1001－2303（2016）05－0114-03

10.7512/j.issn.1001-2303.2016.05.25

2016-02-26；

2016-03-10

曾美揚（1968—），女，湖南株洲人，教授級高級工程師，工程碩士，主要從事焊接工藝方面的工作。