专利名称：隔离开关导电臂软连接的焊接工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种焊接工艺，特别是一种隔离开关导电臂软连接的焊接工艺。
背景技术：
目前，导电臂是隔离开关的重要组成部件，其导电棒与导电座的导电连接大都采 用软连接。虽然软连接体积较大、不易封闭，但是其结构简单、制造容易、成本低廉、接触可 靠，所以仍然被广泛应用。然而，隔离开关导电臂软连接在焊接时，由于其是铝合金材料之 间的焊接，铝合金材料对氧的亲和力很大，且铝合金材料的导热率和线膨胀系数比铁大一 倍多，另外，铝合金在焊接接头金属中形成结晶裂纹的倾向性较大；因此铝合金材料之间的 焊接容易出现夹渣、气孔和裂纹等缺陷。如果采用常规的焊接工艺焊接软连接，非常容易烧 损铝合金材料，而采用等离子弧焊或真空电子束焊焊接软连接，又需要专用的设备且工艺 要求也很复杂。
发明内容
本发明的目的是设计一种隔离开关导电臂软连接的焊接工艺，该焊接工艺操作 简单、使用方便；使用该焊接工艺焊接隔离开关导电臂软连接时，不会出现夹渣、气孔和裂 纹等缺陷，也不容易烧损铝合金材料，并且能够保证铝合金焊接接头的强度和质量，用以克 服现有技术的不足。本发明的目的可以通过下述技术方案来实现
一种隔离开关导电臂软连接的焊接工艺，其特征在于包括顺序进行的以下工艺步骤 (I )制作焊接接头首先将两套每套20片每片厚度为0. 2mm长度依次长Imm的铝箔叠 放组成导电带，并保证叠放的每片铝箔的两端对齐；然后将制作好的两套导电带的两端分 别插入铝合金材质的导电棒和两个铝合金材质的软连接焊板的相应插槽中，并保证每套导 电带的铝箔对齐端面与导电棒和软连接焊板的表面齐平；最后将导电带两侧与导电棒及软 连接焊板的接头间隙定为0. 1 0. 2mm ；
(II)焊前处理严格清除焊接接头母材表面、边缘和焊接材料表面的氧化膜和油污，其 操作步骤为
(A)铝合金材质的导电棒和两个铝合金材质的软连接焊板的母材表面及边缘20mm内 的范围使用机械方法清理氧化膜和油污，机械清理后用丙酮擦拭清除其表面剩余的油污；
(B)叠放在一起组成两套导电带的全部铝箔单片，其插入到导电棒和两个软连接焊板 插槽中30mm内的范围用丙酮擦拭清洗干净，自然干燥后，戴干净的手套将其按照步骤(I ) 所述的步骤组装到导电棒和两个软连接焊板的插槽中，等待焊接；
(C)焊丝用砂纸打磨至露出金属光泽后，再用丙酮擦拭清洗干净；
(III)焊接其具体工艺步骤为 焊接设备调节一焊接位置调节一施焊；
所述的焊接设备调节步骤中，焊接设备选用逆变式交直流脉冲氩弧焊机；调节该氩弧焊机的工作条件为 控制方式
交流恒流、四步氩弧焊控制方式；
提前送气时间 电流衰减时间 延气时间
0. 1 Is 0. 2 5s 5 15s
清理比例
20 25% ；
所述的焊接位置调节步骤中，焊接位置采用平焊位置，调节时将导电带与导电棒及两 个软连接焊板装配后夹在台虎钳上，使待焊部位处于平焊位置；
所述的施焊步骤中，焊丝选用硅铝合金焊丝；所述硅铝合金焊丝中各成分的百分含量 为Mn 0. 02 0. 05%、Ti 0. 2 0. 5%、Si 5 10%、Al 89. 45 94. 78% ；施焊的工作条件 为
焊接方式手工钨极氩弧焊(TIG)；
焊丝直径Φ 3. 2mm ；
施焊氩气纯度99. 9%以上；
施焊氩气流量15 20L/min ；
钨极类型 Φ 3mm铈钨极，钨极端部磨成为圆球形或圆锥形； 钨极伸出长度6 8mm;
喷嘴内直径Φ 20mm;
钨极喷嘴与焊件之间的距离8 14mm ；
引弧方式高频引弧；
所述的施焊步骤，通过高频引弧起弧后，待钨极端部被加热到380 460°C后，先利用 电弧将待焊部位长度方向上预热40 50mm，预热电流为90 100A，预热速度为10 15cm/ min;之后将焊机焊枪退回到起弧部位，加焊丝进行焊接，焊接时焊丝倾角为8° 12°，焊 机焊枪的位置与焊丝互相垂直；焊接导电带与导电棒接头的焊接电流为190 210A，焊接 速度为10 15cm/min，电弧电压为观 32V ；焊接两个导电带与软连接焊板接头的焊接电 流为170 180A，焊接速度为10 15cm/min，电弧电压为洸 30V ；
(IV)焊后检验(A)焊接完成后焊接接头余高应控制在2 2. 5mm ； (B)对焊接接头表 面做5倍放大镜目视检验和液体渗透(PT)检测，保证表面未发现夹渣、气孔、裂纹以及边缘 未熔合缺陷；(C)对焊接接头进行破坏性试验，测定接头熔合深度为3 5mm ； (D)在实验室 对焊接接头进行受力方向拉伸试验，断裂部位均在铝箔母材部位，焊接接头没有丝毫的坏 损，应认为焊接接头强度满足要求。本发明组成导电带的铝箔为3003铝箔，其材质为Al-Mn合金，其中各成份的百分 含量为 Cu 0. 005%、Mn 0. 03%、Fe 0. 61%、Ti 0. 02%、Si 0. 61%、Zn 0. 005%、Al 98. 72%。本发明所述铝合金材质的导电棒和两个铝合金材质的软连接焊板均选用IOlA铸 铝，所述IOlA铸铝中各成份的百分含量为Mn 0.36%、Fe 0. 12%、Ti 0. 14%、Si 7. 26%, Al 92. 12% ο本发明的优点是该焊接工艺操作简单、使用方便；使用该焊接工艺焊接隔离开 关导电臂软连接时，不会出现夹渣、气孔和裂纹等缺陷，也不容易烧损铝合金材料，并且能 够保证铝合金焊接接头的强度和质量，是一种理想的隔离开关导电臂软连接的焊接工艺。
图1是隔离开关导电臂软连接的整体结构示意图； 图2是导电带与导电棒接头的放大结构示意图3是导电带与软连接焊板接头的放大结构示意图； 图4是焊丝的倾角为10°、焊机焊枪的倾角为80°时的倾角位置示意图。图中1、导电带与导电棒接头；2、软连接焊板；3、导电棒；4、导电带；5、导电带与 软连接焊板接头；6、接头间隙；7、焊丝；8、焊机焊枪。
具体实施例方式如图1——4所示，一种隔离开关导电臂软连接的焊接工艺，其特征在于包括顺序 进行的以下工艺步骤
(I )制作焊接接头首先将两套每套20片每片厚度为0. 2mm长度依次长Imm的铝箔叠 放组成导电带4，并保证叠放的每片铝箔的两端对齐；然后将制作好的两套导电带4的两端 分别插入铝合金材质的导电棒3和两个铝合金材质的软连接焊板2的相应插槽中，并保证 每套导电带4的铝箔对齐端面与导电棒3和软连接焊板2的表面齐平；最后将导电带4两 侧与导电棒3及软连接焊板2的接头间隙6定为0. 1 0. 2mm,用以避免高温时铝合金强度 低造成塌漏，同时又具有一定的熔深从而保证焊接接头强度；
(II)焊前处理严格清除焊接接头母材表面、边缘和焊接材料表面的氧化膜和油污，其 操作步骤为
(A)铝合金材质的导电棒3和两个铝合金材质的软连接焊板2的母材表面及边缘20mm 内的范围使用机械方法(如锉刀、刮刀和钢刷等)清理氧化膜和油污，机械清理后用丙酮擦 拭清除其表面剩余的油污；
(B)叠放在一起组成两套导电带4的全部铝箔单片，其插入到导电棒3和两个软连接焊 板2插槽中30mm内的范围用丙酮擦拭清洗干净，自然干燥后，戴干净的手套将其按照步骤 (I )所述的步骤组装到导电棒3和两个软连接焊板2的插槽中，等待焊接；
(C)焊丝7用砂纸打磨至露出金属光泽后，再用丙酮擦拭清洗干净；
(III)焊接其具体工艺步骤为 焊接设备调节一焊接位置调节一施焊；
所述的焊接设备调节步骤中，焊接设备选用山大奥太生产的型号为WSMEII的逆变式 交直流脉冲氩弧焊机；调节该氩弧焊机的工作条件为
控制方式交流恒流、四步氩弧焊控制方式；
提前送气时间0. 1 Is ；
电流衰减时间0. 2 k ；
延气时间5 15s ；
清理比例20 25%;
所述的焊接位置调节步骤中，焊接位置采用平焊位置，调节时将导电带4与导电棒3及 两个软连接焊板2装配后夹在台虎钳上，使待焊部位处于平焊位置；
所述的施焊步骤中，焊丝7选用美国万能生产的型号为M55的硅铝合金焊丝；所述硅铝合金焊丝中各成分的百分含量为Mn 0. 02 0. 05%、Ti 0. 2 0. 5%、Si 5 10%、Al 89. 45 94. 78% ；施焊的工作条件为
焊接方式手工钨极氩弧焊(TIG)；
焊丝直径Φ 3. 2mm ；
施焊氩气纯度99. 9%以上；
施焊氩气流量15 20L/min ；
钨极类型 Φ 3mm铈钨极，钨极端部磨成为圆球形或圆锥形； 钨极伸出长度6 8mm;
喷嘴内直径Φ 20mm;
钨极喷嘴与焊件之间的距离8 14mm ；
引弧方式高频引弧；
所述的施焊步骤，通过高频引弧起弧后，待钨极端部被加热到380 460°C后，先利用 电弧将待焊部位长度方向上预热40 50mm，预热电流为90 100A，预热速度为10 15cm/ min ；之后将焊机焊枪8退回到起弧部位，加焊丝7进行焊接，焊接时焊丝7倾角为8° 12°，焊机焊枪8的位置与焊丝7互相垂直；焊接导电带与导电棒接头1的焊接电流为 190 210A，焊接速度为10 15cm/min，电弧电压为28 32V ；焊接两个导电带与软连接 焊板接头5的焊接电流为170 180A，焊接速度为10 15cm/min，电弧电压为沈 30V ； (IV)焊后检验(A)焊接完成后焊接接头余高应控制在2 2. 5mm ； (B)对焊接接头表 面做5倍放大镜目视检验和液体渗透(PT)检测，保证表面未发现夹渣、气孔、裂纹以及边缘 未熔合缺陷；(C)对焊接接头进行破坏性试验，测定接头熔合深度为3 5mm ； (D)在实验室 对焊接接头进行受力方向拉伸试验，断裂部位均在铝箔母材部位，焊接接头没有丝毫的坏 损，应认为焊接接头强度满足要求。 本隔离开关导电臂软连接的焊接工艺，组成导电带4的铝箔为3003铝箔，其材质 为Al-Mn合金，其中各成份的百分含量为Cu 0. 005%、Mn 0. 03%、Fe 0. 61%、Ti 0. 02%、Si 0. 61%, Zn 0.005%、Al 98.72%。所述铝合金材质的导电棒3和两个铝合金材质的软连接 焊板2均选用IOlA铸铝，所述IOlA铸铝中各成份的百分含量为Mn 0. 36%、Fe 0. 12%、Ti 0. 14%、Si 7. 26%、Al 92. 12%。
权利要求
1. 一种隔离开关导电臂软连接的焊接工艺，其特征在于包括顺序进行的以下工艺步骤(I )制作焊接接头首先将两套每套20片每片厚度为0. 2mm长度依次长Imm的铝箔叠 放组成导电带，并保证叠放的每片铝箔的两端对齐；然后将制作好的两套导电带的两端分 别插入铝合金材质的导电棒和两个铝合金材质的软连接焊板的相应插槽中，并保证每套导 电带的铝箔对齐端面与导电棒和软连接焊板的表面齐平；最后将导电带两侧与导电棒及软 连接焊板的接头间隙定为0. 1 0. 2mm ；(II)焊前处理严格清除焊接接头母材表面、边缘和焊接材料表面的氧化膜和油污，其 操作步骤为(A)铝合金材质的导电棒和两个铝合金材质的软连接焊板的母材表面及边缘20mm内 的范围使用机械方法清理氧化膜和油污，机械清理后用丙酮擦拭清除其表面剩余的油污；(B)叠放在一起组成两套导电带的全部铝箔单片，其插入到导电棒和两个软连接焊板 插槽中30mm内的范围用丙酮擦拭清洗干净，自然干燥后，戴干净的手套将其按照步骤(I ) 所述的步骤组装到导电棒和两个软连接焊板的插槽中，等待焊接；(C)焊丝用砂纸打磨至露出金属光泽后，再用丙酮擦拭清洗干净；(III)焊接其具体工艺步骤为 焊接设备调节一焊接位置调节一施焊；所述的焊接设备调节步骤中，焊接设备选用逆变式交直流脉冲氩弧焊机；调节该氩弧 焊机的工作条件为控制方式交流恒流、四步氩弧焊控制方式；提前送气时间0. 1 Is电流衰减时间0. 2 k延气时间5 15s清理比例20 25%;所述的焊接位置调节步骤中，焊接位置采用平焊位置，调节时将导电带与导电棒及两 个软连接焊板装配后夹在台虎钳上，使待焊部位处于平焊位置；所述的施焊步骤中，焊丝选用硅铝合金焊丝；所述硅铝合金焊丝中各成分的百分含量 为Mn 0. 02 0. 05%、Ti 0. 2 0. 5%、Si 5 10%、Al 89. 45 94. 78% ；施焊的工作条件 为焊接方式手工钨极氩弧焊(TIG)；焊丝直径Φ 3. 2mm ；施焊氩气纯度99. 9%以上；施焊氩气流量15 20L/min ；钨极类型 Φ 3mm铈钨极，钨极端部磨成为圆球形或圆锥形； 钨极伸出长度6 8mm;喷嘴内直径Φ 20mm;钨极喷嘴与焊件之间的距离8 14mm ；引弧方式高频引弧；所述的施焊步骤，通过高频引弧起弧后，待钨极端部被加热到380 460°C后，先利用电弧将待焊部位长度方向上预热40 50mm，预热电流为90 100A，预热速度为10 15cm/ min;之后将焊机焊枪退回到起弧部位，加焊丝进行焊接，焊接时焊丝倾角为8° 12°，焊 机焊枪的位置与焊丝互相垂直；焊接导电带与导电棒接头的焊接电流为190 210A，焊接 速度为10 15cm/min，电弧电压为观 32V ；焊接两个导电带与软连接焊板接头的焊接电 流为170 180A，焊接速度为10 15cm/min，电弧电压为26 30V ；(IV)焊后检验(A)焊接完成后焊接接头余高应控制在2 2. 5mm ； (B)对焊接接头表 面做5倍放大镜目视检验和液体渗透(PT)检测，保证表面未发现夹渣、气孔、裂纹以及边缘 未熔合缺陷；(C)对焊接接头进行破坏性试验，测定接头熔合深度为3 5mm ； (D)在实验室 对焊接接头进行受力方向拉伸试验，断裂部位均在铝箔母材部位，焊接接头没有丝毫的坏 损，应认为焊接接头强度满足要求。
2.根据权利要求1所述的隔离开关导电臂软连接的焊接工艺，其特征在于组成导 电带的铝箔为3003铝箔，其材质为Al-Mn合金，其中各成份的百分含量为Cu 0. 005%、Mn 0. 03%、Fe 0. 61%、Ti 0. 02%、Si 0. 61%、Zn 0. 005%、Al 98. 72%。
3.根据权利要求1所述的隔离开关导电臂软连接的焊接工艺，其特征在于所述铝合 金材质的导电棒和两个铝合金材质的软连接焊板均选用IOlA铸铝，所述IOlA铸铝中各成 份的百分含量为 Mn 0.36%、Fe 0.12%、Ti 0. 14%、Si 7. 26%, Al 92.12%。
全文摘要
一种隔离开关导电臂软连接的焊接工艺，其特征在于包括顺序进行的以下工艺步骤制作焊接接头；焊前处理；焊接；焊后检验。其优点为，该焊接工艺操作简单、使用方便；使用该焊接工艺焊接隔离开关导电臂软连接时，不会出现夹渣、气孔和裂纹等缺陷，也不容易烧损铝合金材料，并且能够保证铝合金焊接接头的强度和质量，是一种理想的隔离开关导电臂软连接的焊接工艺。
文档编号B23K9/235GK102069275SQ20101057892
公开日2011年5月25日 申请日期2010年12月8日 优先权日2010年12月8日
发明者周艳霞, 常建海, 胡雪松, 辛金普 申请人:河北电力设备厂