مهارت های فناوری جوشکاری مس و آلومینیوم

1. بررسی اجمالی

علت جوشکاری مس و آلومینیوم کاهش هزینه ها و کاهش وزن است، زیرا چگالی آلومینیوم حدود 1/3 مس و قیمت آن حدود 1/5 مس است، بنابراین به جای مس از آلومینیوم استفاده می شود. در بسیاری از مواقع به ویژه صنعت برق است و جوشکاری مس و آلومینیوم نیز ظاهر شده است.

با این حال، سطح مس و آلومینیوم به راحتی اکسید می شود، به خصوص فیلم اکسید آلومینیوم بسیار سفت، مقاوم در برابر دمای بالا (نقطه ذوب تا 2050 درجه سانتیگراد) و مقاومت زیادی دارد. اگر دستگاه متصل باشد، تماس تماس در حین کار با برق ناپایدار است و اغلب دود ایجاد می شود. پدیده انفجار، آسان برای ایجاد عواقب جدی مانند آتش سوزی.

به طور کلی، جوشکاری مس و آلومینیوم می تواند جوشکاری ذوبی، جوشکاری فشاری و لحیم کاری باشد.

2، مشکلات جوشکاری مس و آلومینیوم

1. جوشکاری مس و آلومینیوم متعلق به جوشکاری فلزات غیرآهنی (غیرآهنی) است که بسیار دشوارتر از جوشکاری مس-مس و آلومینیوم-آلومینیوم است.

2. هم مس و هم آلومینیوم به راحتی اکسید می شوند و اکسیدهای با نقطه ذوب بالا در طول فرآیند جوشکاری تشکیل می شوند که جوش خوردن کامل فلز جوش را دشوار می کند و این امر جوشکاری را با مشکل مواجه می کند.

3. اتصال جوشی مس و آلومینیوم شکننده و مستعد ترک است. در حین جوشکاری ذوبی مس و آلومینیوم، یوتکتیک مانند CuAl2 به راحتی در جوش نزدیک سمت مس تشکیل می شود که در نزدیکی مرز دانه توزیع شده و مستعد ترک های بین دانه ای است. .

4. نقطه ذوب مس و آلومینیوم بسیار متفاوت است. در جوشکاری ذوبی، زمانی که آلومینیوم ذوب می شود، مس جامد می ماند. وقتی مس ذوب می شود، آلومینیوم بسیار ذوب شده است که سختی جوش را افزایش می دهد.

5. درز جوش مستعد تخلخل است. به دلیل رسانایی حرارتی خوب مس و آلومینیوم، فلز در حوضچه مذاب به سرعت در حین جوشکاری متبلور می شود و گاز واکنش متالورژیکی در دمای بالا زمان خروج را ندارد، بنابراین منافذ ایجاد می شود.

3. معرفی روش جوشکاری مس و آلومینیوم

1). جوشکاری TIG

① آماده سازی قبل از جوشکاری: a سطح جوش های مس و آلومینیوم را تمیز کنید. ب قطعات لحیم کاری شده را اریب کنید و شکل شیار را با توجه به اصل افزایش سطح جوش طرف مس و میزان مس در جوش تا حد امکان تعیین کنید. معمولاً از شیار U شکل استفاده می شود و ممکن است طرف آلومینیومی شیار نداشته باشد. مواد جوش c عبارتند از Ag65Cu20Zn15، Q203، ER4043. d مجموعه ای از دستگاه جوش WES315 و تجهیزات اکسیژن-استیلن.

②عملیات جوشکاری: الف. برای جلوگیری از تغییر شکل و جابجایی در حین گرمایش و جوشکاری، جوش های مس و آلومینیوم را مونتاژ و ثابت کنید. b ابتدا لایه ای از لحیم کاری نقره ای پررنگ (حدود 1 میلی متر) را در سمت مسی با شعله اکسیژن-استیلن لحیم کاری کنید.

ج برای جوشکاری آرگون در حالی که داغ است از سیم جوش آلومینیوم-سیلیکون استفاده کنید. در طول فرآیند جوشکاری، مرکز قوس تنگستن به سمت جوش آلومینیوم منحرف می شود (این با قوس مستقیم تنگستن آرگون مس و آلومینیوم متفاوت است!).

ایدئولوژی راهنمای عملیات فرآیند جوشکاری آن: یکی به حداقل رساندن محتوای مس در جوش و دیگری تلاش برای لحیم کاری در سمت مس و جوشکاری در سمت آلومینیوم است.

d زاویه شیب بین مشعل جوش و قطعه کار معمولاً 75 ~ 85 درجه و 90 درجه در هنگام شروع قوس است و سپس زاویه شیب معمولی را حفظ می کند (تعصب به سمت آلومینیوم).

طول قوس تنگستن به طور کلی حدود 5 میلی متر است و هر چه جوش نازک تر باشد، طول قوس کوتاه تر است.

f سیم جوش آلومینیوم پر شده را روی لبه حوضچه مذاب قرار دهید و زاویه بین قطعه جوش و محل جوش کمتر از 15 درجه باشد. انتهای سیم نباید با حوضچه مذاب در تماس باشد، اما همیشه باید در محدوده حفاظت از آرگون باشد. سیم جوش آلومینیوم را خیلی بالا یا با زاویه شیب بلند نکنید. خیلی بزرگ

g سیم جوش آلومینیوم پرکننده باید از قبل در سمت قوس گرم شود و سپس به مرکز قوس وارد شود تا با ماتریس فیوز شود تا از بخش های بزرگ سیم جوش آلومینیوم جلوگیری شود.

h اگر الکترود تنگستن به جوش چسبید، در این زمان برای بلند کردن مشعل جوش عجله نکنید، ابتدا باید کلید کنترل را رها کنید و سپس به آرامی مشعل جوش را تکان دهید تا الکترود تنگستن از جوش جدا شود، در غیر این صورت تنگستن الکترود به راحتی شکسته خواهد شد.

i هنگامی که در انتهای سر جوش آرگون عیوب مانند دهانه ها، ترک ها و فروپاشی ها وجود دارد، مقدار پر شدن سیم جوش باید به طور مناسب در انتهای سر جوش آرگون افزایش یابد و فناوری جوش آرگون باید در زمان صلح بهبود یابد.

③ پس از جوشکاری به الزامات فنی آسیاب کنید.

2). جوشکاری قوس زیر آب

① به طور کلی، سمت مسی اریب است (معمولا U شکل)، و سمت آلومینیومی اریب نیست.

② در طول جوشکاری قوس زیر آب، قوس باید به سمت آلومینیوم اشاره کند و فاصله افست بهینه 5 ~ 7 میلی متر است.

③ عناصری مانند Si، Zn، Ag، Sn باید به طور مناسب به جوش اضافه شوند.

④نمونه ای از پارامترهای جوشکاری: ضخامت ورق مس و آلومینیوم 10 میلی متر است. هنگامی که قطر مستقیم جوشکاری آلومینیوم ø2.5 است، و مواد SAl2 است، جریان جوش 400 ~ 420A است، ولتاژ جوش 38 ~ 39 ولت و سرعت جوش 0.58 سانتی متر بر ثانیه است.

3). جوش سریع الکترونیکی

به منظور اجتناب از جوشکاری مستقیم با پرتو الکترونی، فاز θ ساختار یوتکتیک CuAl2 پس از جوشکاری در محل اتصال تشکیل می‌شود و مقدار زیادی η و فاز به آن اضافه می‌شود تا فلز جوش سخت و شکننده شود. Ag معمولاً به عنوان لایه آلیاژ میانی استفاده می شود. محلول جامد محلول متقابل تشکیل می شود، بنابراین با جوشکاری با ضخامت حدود 1 میلی متر نقره به عنوان لایه میانی، اتصال خوبی به دست می آید.

4). جوش لب به لب فلاش مس و آلومینیوم

① آماده سازی قبل از جوشکاری: الف. پردازش جوش های مس-آلومینیوم باید دقیق و مستقیم به شکل باشد. ب آلودگی و اکسیدهای سطح را تمیز کنید. ج عملیات بازپخت قطعات جوشکاری مس و آلومینیوم (قطعات مسی در 600 ~ 650 درجه، حفظ حرارت برای 40 ~ 60 دقیقه، خنک سازی در آب. قطعات آلومینیومی در 400 ~ 450 درجه، حفظ حرارت برای 40 ~ 60 دقیقه، خنک کننده هوا) برای کاهش سختی، افزایش انعطاف پذیری و بهبود کیفیت اتصالات جوش داده شده.

②جوشکاری فلاش می تواند ترکیبات بین فلزی شکننده را از محل اتصال خارج کند و باعث تغییر شکل پلاستیکی بزرگ سطح تماس و به دست آوردن اتصال بهتری شود که یکی از روش های مهم جوشکاری مس-آلومینیوم است.

③نمونه انتخاب پارامتر دستگاه جوش لب به لب فلاش (با استفاده از نوع LQ{{0}}): سطح جوش لب به لب قطعات جوش مسی و آلومینیومی 6×60mm²; طول پسوند Cu29mm، Al17mm; فشار ثابت 0.44 مگاپاسکال؛ فشار ناراحت کننده 0.29MPa. زمان شلیک 4.1 ثانیه; زمان ناراحت کننده زنده 1/50 ثانیه؛ زاویه بادامک 270 درجه

5). جوشکاری اصطکاکی

①جوشکاری اصطکاکی با دمای پایین (روش جوشکاری اصطکاکی جریان اصلی فعلی):

a برای کنترل دمای سطح اصطکاک زیر دمای نقطه یوتکتیک مس-آلومینیوم 548 درجه است، یعنی تکمیل جوشکاری اصطکاکی مس-آلومینیوم در محدوده دمایی 460 تا 480 درجه. این محدوده دما بهترین محدوده است و می توان جوش مس-آلومینیوم رضایت بخشی را به دست آورد. اتصال دهنده این به جوشکاری با فشار نیمه گرم تعلق دارد و فشار برهم زننده مورد نیاز در واحد سطح کمتر از جوشکاری با فشار سرد است، اما بزرگتر از جوشکاری فلاش است.

b مثالی از انتخاب پارامترهای فنی جوشکاری اصطکاکی در دمای پایین: قطر جوشکاری مس و آلومینیوم ø10. سرعت 450r/min; زمان اصطکاک 6 ثانیه; فشار ناراحت کننده 392MPa. زمان نگهداری 2 ثانیه؛ 12.6 سانتی متر در دقیقه؛ قبل از جوشکاری پیش فشار 490 ~ 588N. فشار اصطکاک 166 ~ 196 مگاپاسکال.

②جوشکاری اصطکاکی در دمای بالا: a در طول جوشکاری اصطکاکی در دمای بالا، سرعت خطی چرخشی می تواند به 0.58 متر بر ثانیه برسد و دمای سطح تماس می تواند به نقطه ذوب آلومینیوم (660 درجه) برسد. به طور کامل از دمای یوتکتیک مس-آلومینیوم (548 درجه) فراتر می رود. در این دما، اتم‌های مس و آلومینیوم تحت یک واکنش انتشار با یکدیگر قرار می‌گیرند که می‌تواند یک اتصال جوشی خوب ایجاد کند.

b آماده سازی قبل از جوشکاری: سطح انتهایی مس را با زاویه مخروطی 90 درجه پردازش کنید. جوشکاری مس و آلومینیوم آتش سوزی؛ بعد از بازپخت تمیز کنید

ج نمونه ای از انتخاب پارامترهای فنی جوشکاری اصطکاکی با دمای بالا: قطر جوشکاری مس-آلومینیوم ø10mm; سرعت چرخش r/min; سرعت خطی حلقه بیرونی 0.71 متر بر ثانیه; پشتیبانی از فشار اصطکاک 147MPa؛ زاویه شفت مسی 60 درجه

6). جوشکاری با فشار سرد

ماهیت جوشکاری با فشار سرد این است که از قطعه کار برای جوشکاری در دمای اتاق برای ایجاد تغییر شکل پلاستیک استفاده شود، فیلم اکسید روی سطح تماس قطعه کار از جوش خارج شود، به طوری که اتم‌های فلز بین رابط‌ها به فاصله‌ای برسد. جاذبه بین اتمی، همراه با انتشار بین اتمی، پیوند قوی بین اتم ها ایجاد می کند. عمدتاً برای جوشکاری مس و آلومینیوم مقاطع کوچک و متوسط ​​مناسب است.

① جوش لب به لب مس و آلومینیوم:

جوشکاری پرس سرد لب به لب در دمای اتاق بدون هیچ منبع گرمایش خارجی انجام می شود، ساختار فلزی متحمل تبلور مجدد و بازپخت نرم نمی شود، استحکام اتصال کمتر از فلز پایه نیست و سطح مقطع اتصال لب به لب در محدوده 1 تا 1000 میلی متر مربع است. ترانسفورماتورها، سیم های سقفی و غیره

ب نمونه ای از انتخاب پارامترهای فنی برای جوشکاری با فشار سرد مس-آلومینیوم: آنیل قبل از جوشکاری. قطر مستقیم جوش مس و آلومینیوم ø10 میلی متر؛ طول بیرون زده هر جوش: مس 10 میلی متر، آلومینیوم 10 میلی متر؛ جعل ناراحت کننده 3 بار; فشار ناراحت کننده 333 مگا پاسکال.

②لپ جوشکاری مس و آلومینیوم:

الف) جوشکاری پرس سرد به صورت پلیت-پلیت، سیم-سیم، سیم-پلیت، فویل-سیم، فویل-پلیت و غیره از مواد مسی و پلاستیکی آلومینیومی، بهترین شکل اتصال، اتصال لبه است. جوش نقطه سرد را می توان به روشی مشابه جوشکاری نقطه ای مقاومتی انجام داد.

شکل تورفتگی اتصال لحیم کاری دایره ای است: d=(1~2)δ; مستطیل: a=(1~2)δ، b=5~6a.

در جوشکاری چند نقطه ای، توزیع باید به صورت پلکانی باشد و فاصله بین مراکز نقاط جوشکاری باید بیشتر از 2d باشد.

ب نمونه ای از انتخاب پارامترهای فنی برای جوشکاری فشار سرد اتصال برج مسی و آلومینیومی: اندازه جوش 40×4mm²; طول دامان 70 میلی متر؛ تعداد اتصالات لحیم کاری 6; قطر نقطه فشار Al ø7، Cu ø8; طول کل دندانه Al 30mm، Cu 55mm. فاصله مرکز نقطه 10 میلی متر است. فشار 235 مگاپاسکال است.

7). جوشکاری ذخیره انرژی خازن

① جوشکاری ذخیره انرژی خازنی شکل خاصی از جوشکاری مقاومتی است که به جوشکاری فاز جامد تعلق دارد. ماهیت جوشکاری ذخیره انرژی این است که انرژی را از قبل به شکل خاصی ذخیره می کند و سپس در مدت زمان بسیار کوتاهی آن را از طریق جوش آزاد می کند و بلافاصله مقدار زیادی انرژی حرارتی در محل اتصال ایجاد می کند و در همان زمان جوش داده می شود. مفصل تحت اکستروژن سریع رسانایی الکتریکی و هدایت حرارتی مس و آلومینیوم بسیار خوب است و هنگام جوشکاری باید از مشخصات قوی جریان بالا و زمان کوتاه استفاده کرد. جوشکاری ذخیره انرژی خازن مخصوصاً برای جوشکاری سیم های مسی و آلومینیومی با مقطع کوچک مناسب است. در حال حاضر این یک روش ایده آل برای جوشکاری سیم های مسی و آلومینیومی است، اما پارامترهای فرآیند آن را می توان در محدوده باریکی تنظیم کرد، بنابراین لازم است قبل از جوشکاری، پارامترهای فرآیند جوشکاری به شدت رعایت شود. اتصالات جوشی مس و آلومینیوم با کیفیت بالا را تولید کنید.

②نمونه انتخاب پارامترهای فرآیند جوشکاری ذخیره انرژی خازن برای سیم های نازک مسی و آلومینیومی: قطر سیم Alø1.81، Cuø1.56. ظرفیت 8{10}}00uF; ولتاژ جوش 190 ~ 210 ولت؛ طول پسوند Al2.5mm، Cu2.0mm; فشار ناراحت کننده 608MPa; نیروی بستن 2650N; نسبت ترانسفورماتور 60:1.

8). جوشکاری انتشار در خلاء

① جوشکاری انتشار خلاء عمدتاً برای ساخت اتصالات مس-آلومینیوم تجهیزات تبرید و تجهیزات برق استفاده می شود. پارامترهای فرآیند آن بسیار دقیق کنترل می شود و کیفیت آن پایدارتر از جوشکاری فیوژن، لحیم کاری و جوش لب به لب فلاش است.

②قبل از جوشکاری، سطح جوش مس-آلومینیوم باید به شدت اضافه شود، آسیاب شود، دوباره جلا داده شود و تمیز شود تا خط کش صاف و عاری از هرگونه ناخالصی باشد. صفحات مسی و آلومینیومی روی هم چیده شده و در محفظه خلاء قرار می گیرند. عواملی که بر جوشکاری انتشار خلاء مس و آلومینیوم تأثیر می‌گذارند عبارتند از: دمای حرارت. فشار جوشکاری؛ زمان برگزاری؛ درجه خلاء؛ کیفیت سطح قطعات جوشکاری و غیره

③نمونه ای از انتخاب پارامترهای فنی جوشکاری انتشار خلاء مس و آلومینیوم: هنگامی که جوشکاری انتشار خلاء مس و آلیاژ آلومینیوم سخت ZAl2 با ضخامت 0.2~{3}}.5 میلی متر انجام می شود، گرمایش انجام می شود. درجه حرارت 480 ~ 500 درجه است. زمان نگهداری 10 دقیقه است. فشار 4.9 ~ 9.8MPa است. درجه خلاء 1.33×10－²~1×10－³Pa.

9). لحیم کاری

① لحیم کاری با دمای متوسط ​​و پایین

جوش خراش: HL501 (Zn58Sn40Cu2) را انتخاب کنید، مشخصات تجاری عمومی نوار ریخته گری 5×20×350mm³ است، روش جوشکاری بسیار ساده است، جوش مس-آلومینیوم تا حدود 300 درجه گرم می شود، بدون هیچ شار، سعی کنید خراش دهید. جوشکاری، اگر لحیم ذوب نشد، حرارت دادن را ادامه دهید تا لحیم پس از خراش دادن، درز را پر کند.

BM51+M51-F: دمای لحیم کاری این نوع لحیم کاری و شار در 179 درجه بسیار پایین است. لحیم کاری را نمی توان مستقیماً در حین جوشکاری گرم کرد. جوش مس-آلومینیوم باید گرم شود و از گرمای جوش برای ذوب لحیم استفاده می شود. وسایل گرمایشی موجود است. : آهن لحیم کاری، تفنگ هوای گرم، تفنگ اسپری گاز مایع، مشعل نفت سفید، مشعل بنزین، مشعل اکسیژن-استیلن و غیره.

لحیم کاری غوطه ور C: فلز پرکننده لحیم کاری (Zn96~98%Pb2~4%)، شار رزین (C20H30O2) و جوهر آبپاشی بی آب (نسبت بیشتر از 1)، روش جوش: اتصال مس-آلومینیوم پوشش داده شده با محلول رزین الکل به سرعت در آن غوطه ور شود. مواد لحیم کاری در حدود 440 درجه برای لحیم کاری.

D WE CuAl-Q303: این ماده جوشکاری سیم جوش مسی آلومینیومی با هسته شار است. دمای لحیم کاری حدود 400 درجه است. پودر لحیم کاری و شار غیر خورنده آلی خود را دارد. پودر لحیم کاری با روکش فلزی ذوب می شود و به سرعت فلز مس و آلومینیوم را می شکند. فیلم اکسید سطحی و کشش سطح فلز می تواند از اکسیداسیون مجدد جلوگیری کند. سطح فلز توسط پودر لحیم خیس می شود، به طوری که لحیم کاری می تواند کل درز جوش را از طریق عمل مویرگی پر کند. عملیات ساده است و معمولاً پس از جوشکاری نیازی به تمیز کردن نیست. .

E معرفی سایر مواد جوشکاری: WE53+WE53-F یک سیم جوشی با هسته جامد با شار است و دمای لحیم کاری حدود 400 درجه است. XR-FC22، XR-FC0215، ER15، E9802، FR301 و غیره سیم‌های جوشی با هسته شار هستند که استفاده از آنها راحت‌تر است.

②، لحیم کاری خلاء درجه حرارت بالا

یک لحیم کاری: AlSi12

b آماده‌سازی قبل از جوشکاری: فلز پرکننده لحیم‌کننده رشته‌ای را در یک ورق پشتی شکل با ضخامت 0 فشار دهید. مس، قطعات جوش آلومینیوم و فلزات پرکننده لحیم کاری را تمیز کنید.

مونتاژ C: برای مونتاژ و گیره به ترتیب آلومینیوم – لحیم کاری – مس از ورق فولادی ضد زنگ استفاده کنید و آنها را به صورت لایه لایه قرار دهید.

لحیم کاری کوره D: پس از ورود به کوره شروع به جاروبرقی کنید. وقتی درجه خلاء به 10-²Pa رسید، دستگاه گرمایش را راه اندازی کنید. سرعت گرمایش 10 ~ 20 درجه در دقیقه است، در 150 درجه برای 5 دقیقه، 350 درجه و 540 درجه برای هر 5 دقیقه نگه دارید، سپس به طور مداوم تا 624 درجه گرم کنید، دما را به مدت 6 دقیقه نگه دارید و سپس خنک کنید. تا دمای زیر 600 درجه خنک کنید، دستگاه گرمایش را خاموش کنید، تا دمای زیر 450 درجه خنک کنید، با نیتروژن پر کنید تا سرعت خنک شدن سریعتر شود و پس از خنک شدن تا زیر 100 درجه، درب کوره را باز کنید.

10). سایر روش های جوشکاری

علاوه بر روش های فوق جوش مس و آلومینیوم می توان از جوشکاری انفجاری، اولتراسونیک و ... نیز استفاده کرد.