不同焊接方法对导电铜排焊接接头质量的影响

曾美扬;肖时峰;邓苹;李爽

【摘 要】针对铜排的焊接接头,采用氦气保护的TIG焊、氩气保护的TIG焊和感应钎焊三种焊接方法,通过焊接接头外观质量检验、宏观金相检验、焊接接头强度拉伸试验等方面的研究,采集了大量试验数据,并对试验数据进行了分析,确定采用感应钎焊进行铜排焊接,能获得满足设计要求的焊接工艺. 【期刊名称】《电焊机》 【年(卷),期】2016(046)005 【总页数】3页(P114-116) 【关键词】铜排;焊接方法;焊接质量 【作 者】曾美扬;肖时峰;邓苹;李爽

【作者单位】中车株洲电机有限公司,湖南株洲412000;中车株洲电机有限公司,湖南株洲412000;中车株洲电机有限公司,湖南株洲412000;中车株洲电机有限公司,湖南株洲412000 【正文语种】中 文 【中图分类】TG405

在变压器制造过程中，采用铜排作为导电线圈，线圈的引出端一般采用搭接接头形式，铜排材质为紫铜，铜排搭接接头尺寸为3 mm（厚）×8 mm（宽），搭接长度为30 mm，如图1所示，针对这种接头形式，选择氩气保护的TIG焊、氦气保护的TIG焊和感应钎焊三种焊接方法，通过对试件进行焊接接头对比试验，从而

确定合适的焊接工艺。

由图1可知，铜排线规尺寸较小，针对这种接头形式，首先采用了成本比较低的氩气保护TIG单层焊，焊接焊接材料选用紫铜焊丝HS201，焊接顺序如图2所示。由于采用氩气保护的TIG焊时，焊缝表面发黑，外观质量较差，后改为热导率比氩气高的氦气。采用氦气保护TIG焊时，热输入较氩气保护明显降低，焊缝外观质量明显改善，但宏观金相显示，氦气保护TIG单层焊出现未焊透缺陷，针对这种焊接缺陷，采用氦气保护TIG双层焊，焊接顺序如图3所示。采用双层焊仍然有未焊透缺陷。采用感应钎焊焊接接头（感应焊机20 kW），焊前在搭接处放置焊接材料用铜磷焊片（HL204），焊接过程中添加焊丝（HL204），使钎料熔化后在焊缝内部充分填充，进行宏观金相检验，未出现未焊透缺陷。 2.1 外观检查

外观质量检查不同焊接方法的焊接接头，发现氦气保护TIG单层焊和感应钎焊接头外观成形良好，氦气保护TIG双层焊、氩气保护TIG单层焊焊接接头外观质量存在因过热表面发黑等焊接缺陷。 2.2 拉伸性能试验

采用电子式万能试验机对各焊接试样进行拉伸强度检测，试样的宏观断口情况及试验数据如表1所示。

由表1可知，采用不同的气体保护，TIG焊的三种工艺下，焊缝均出现了未焊透等缺陷；感应钎焊时，焊缝填充饱满。

利用Oringin软件将拉伸试验数据绘制成曲线，如图4所示，由图4可知，感应钎焊抗拉强度较高，且各样件数据差异性较小，焊接接头质量稳定。 2.3 宏观金相试验

由于氩气保护TIG单层焊的接头外观检验不合格，因此仅对氦气保护TIG单层焊、氦气保护TIG双层焊和感应焊接头进行宏观金相试验（见图5～图7）。采用TIG

焊接工艺时，焊缝均出现了未焊透等缺陷，采用感应钎焊时焊缝填充饱满。 2.4 直流电阻检测

采用电阻测试仪，检测铜排焊接试样和母材的直流电阻，结果如表2所示。 利用Oringin软件将电阻检测数据绘制成曲线，如图8所示。由图8可知，焊接接头的单位长度电阻值与母材相比都有所降低，感应钎焊接头单位长度电阻值最低。 氦气保护TIG单层焊和感应钎焊焊接接头外观成形良好，但氦气保护TIG焊接接头内部存在未焊透等缺陷，感应钎焊焊接接头填充饱满，抗拉强度较高，抗拉强度数据差异较小，单位长度电阻值最低，因此建议采用感应钎焊焊接导电用铜排焊接。