一种汽轮发电机软连接板的半自动化扩散焊方法
【专利摘要】本发明提供了一种汽轮发电机软连接板的半自动化扩散焊方法，软连接板为堆叠铜带、铜板及法兰焊接而成，为了提高堆叠铜带与铜板及法兰的装配间隙，堆叠铜带两端均需扩散焊成一体，堆叠铜带一端先焊成一体后，经过打磨配合间隙再与铜板进行焊接，此步序时堆叠铜带尚未弯形，弯形后的两根堆叠铜带连同铜板与法兰进行整体焊接。本发明提供的方法克服了现有技术的不足，能很好地控制汽轮发电机软连接板焊接的波动性，大幅提高了焊接质量与焊接效率，备良好的工艺稳定性。
【专利说明】一种汽轮发电机软连接板的半自动化扩散焊方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种汽轮发电机出线端软连接板的半自动化扩散焊方法，属于汽轮发电机【技术领域】。
【背景技术】
[0002]汽轮发电机主出线处较多采用软连接板与主引线及出线端连接，软连接板承担着输出发电机电流及缓解机座振动对出线端的影响等功能。其结构主体为数十片大尺寸铜带弯形成S弯，两端各与铜连接板及铜法兰焊接，主引线与出线端分别采用焊接与螺栓连接的方式与软连接板连接。
[0003]现有的软连接板制造方式为将弯形后的铜带使用简易夹具与两端铜板固定，再采用火焰钎焊方法实现焊接，由于工件体积较大导致所需热输入大，需两名焊工使用两把焊枪同时加热。现有的火焰钎焊工艺局限于方法本身的特点，较多的受限于焊工的操作技术，导致工艺重复性不高。同时也存在加热不均匀，局部受热过于严重而产生晶粒粗大的后果。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是提供一种能提高软连接板制造质量，同时具备良好的工艺稳定性的汽轮发电机软连接板的半自动化扩散焊方法。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种汽轮发电机软连接板的半自动化扩散焊方法，其特征在于:该方法由以下7个步骤组成:
[0006]步骤1:单根铜带除保证材料的化学成份满足Cu与Ag的含量之和应不小于99.95%外，其平面的平整度应不超过0.15mm ;铜带表面不应存在夹杂或划伤缺陷；
[0007]步骤2:对一根铜带的一端进行焊接:将铜带堆叠后装入焊机电极件，铜带间不预置钎料片，仅靠电极压力和加热温度将铜带加热到950°C?970°C，保温，使铜带接触面质检的原子相互扩散形成连接；
[0008]步骤3:将另一根铜带也按照步骤2中的方法对其一端进行焊接；
[0009]步骤4:将焊接完一端的两根铜带进行加工至所有焊接面与铜板的板槽配合面的间隙在0.13mm以内，预置0.13mm_BCu80AgP钎料片，通过工装保证两根铜带与铜板接触面始终具备顶紧力，按预先设定的焊接参数完成两根铜带焊接完的一端与铜板的焊接；
[0010]步骤5:将两根铜带按照预设的过变形量同时进行液压弯形；
[0011]步骤6:将两根铜带另一端同时夹入电极进行焊接，焊后加工两根铜带所有与法兰板槽的焊接面，确保铜带焊接面与法兰板槽配合面的间隙在0.13_之内；
[0012]步骤7:将两根铜带另一端与法兰进行焊接，法兰暂不加工圆弧边，使用其平直的外缘进行定位及导电，铜带与法兰板槽间预置0.13mm_BCu80AgP钎料片，通过电极压头保证焊接过程中铜带与法兰板槽间的间隙始终小于0.13_。
[0013]优选地，所述步骤2中，保温时间为240秒。
[0014]优选地，所述步骤5中，液压弯形时，利用与铜带相连的铜板进行定位，确保两根铜带弯形一致，不至出现形状差异。
[0015]优选地，所述步骤4中，铜带与铜板焊接时电极应预热至650°C;所述步骤7中，铜带与法兰焊接时电极也应预热至650°C。
[0016]优选地，所述步骤2及步骤6中，铜带焊接时应在其焊接区后部距20mm处施以冷却保护。
[0017]本发明提供的汽轮发电机软连接板的半自动化扩散焊方法在工艺无变化的情况下，通过焊机及工装设备而非人员进行焊接操作，进一步保障工艺重复的稳定性，减少或消除因焊接引起的质量波动。
[0018]本发明提供的方法克服了现有技术的不足，能很好地控制汽轮发电机软连接板焊接的波动性，大幅提高了焊接质量与焊接效率，备良好的工艺稳定性。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为软连接板与主引线及法兰连接示意图；
[0020]图2为软连接板示意图。
【具体实施方式】
[0021]为使本发明更明显易懂，兹以几个优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
[0022]本发明的技术方案是使用半自动化的扩散焊设备完成软连接所有焊接步序的焊接，每步焊接步序均以大量试验数据统计为基础，设定出最优的焊接功率、压力及时长等参数。人工活动仅局限与铜带及铜板的焊前清理、焊后打磨等步序。焊接过程中，通过测温热电偶监控过程温度，并与设备构成PID (比例-积分-微分)循环，以调整设备输出功率，精确保证工件按照设定的温度曲线完成焊接。通过以上工艺措施，可保证工件受热均匀，焊接质量波动小，且极大提高生产效率。
[0023]图1所示为软连接板与主引线及出线端的连接示意图，主引线I和出线端3通过软连接板2进行连接，软连接板通过堆叠铜带形成具有一定挠性的大导电截面。主引线I与软连接板2通过钎焊方式连接，出线端3与软连接板2通过螺栓紧固。
[0024]如图2所示，软连接板2为堆叠铜带5、铜板4及法兰6焊接而成。为了提高堆叠铜带5与铜板4及法兰6的装配间隙，堆叠铜带两端均需扩散焊成一体。堆叠铜带5 —端先焊成一体后，经过打磨配合间隙再与铜板4进行焊接，此步序时堆叠铜带5尚未弯形。弯形后的两根堆叠铜带5连同铜板4与法兰6进行整体焊接。
[0025]实施例1
[0026]为保证该软连接板焊接质量，本发明提供的1000丽火电汽轮发电机软连接板的半自动化扩散焊方法具体步骤如下:
[0027]步骤1:单根铜带材料的化学成份Cu与Ag的含量之和为99.95%，其平面的平整度为0.15mm。铜带表面不存在明显夹杂或划伤等表面缺陷。
[0028]步骤2:铜带一端先进行焊接，铜带堆叠后装入焊机电极件，铜带间不预置钎料片，仅靠电极压力和加热温度将铜带加热到950°C，保持240s。使铜带接触面之间的原子相互扩散形成连接。铜带焊接时应在其焊接区后部距20mm处施以冷却保护。
[0029]步骤3:将另一平直的铜带按照步骤2中方法对其一端进行焊接。[0030]步骤4:对焊完一端的两根铜带与铜板的所有焊接面进行加工，在两根铜带焊完的一端与铜板的板槽配合面之间预置0.13mm_BCu80AgP钎料片，通过工装保证接触面始终具备不小于2.5MPa的顶紧力，按预先设定的焊接参数820°C / 5min / 2.5MPa完成两根铜带焊完的一端与铜板的焊接；电极应预热至650°C。
[0031]步骤5:将两根铜带按照预设的过变形量3mm同时进行液压弯形，弯形时可利用与铜带相连的铜板进行定位，确保两根铜带弯形一致，不至出现形状差异。
[0032]步骤6:将两根铜带尚未焊接的另一端同时夹入电极进行焊接，铜带焊接时应在其焊接区后部距20mm处施以冷却保护。焊后加工其所有与法兰板槽的焊接面。
[0033]步骤7:将两根铜带另一端与法兰进行焊接，法兰板暂不加工圆弧边，使用其平直的外缘进行定位及导电，充分保证焊接过程的通电接触面积，铜带与法兰板槽间预置
0.13mm_BCu80AgP钎料片，通过电极压头保证焊接过程中铜带与法兰板槽间隙始终小于
0.13mm。电极应预热至650°C。
[0034]焊接完成后铜带与铜板槽及法兰板槽间间隙均匀，平均可达到85%以上的钎合率，导电能力完全达到设计要求。
[0035]实施例2
[0036]为保证该软连接板焊接质量，本发明提供的390MW火电汽轮发电机软连接板的半自动化扩散焊方法具体步骤如下:
[0037]步骤1:单根铜带材料的化学成份Cu与Ag的含量之和为99.97%，其平面的平整度为0.14mm。铜带表面不存在明显夹杂或划伤等表面缺陷。
[0038]步骤2:铜带一端先进行焊接，铜带堆叠后装入焊机电极件，铜带间不预置钎料片，仅靠电极压力和加热温度将铜带加热到970°C，保持240s。使铜带接触面质检的原子相互扩散形成连接。铜带焊接时应在其焊接区后部距20mm处施以冷却保护。
[0039]步骤3:将另一平直的铜带按照步骤2中方法对其一端进行焊接。
[0040]步骤4:对焊完一端的两根铜带与铜板的所有焊接面进行加工，在两根铜带焊完的一端与铜板的板槽配合面之间预置0.13mm_BCu80AgP钎料片，通过工装保证接触面始终具备不小于2MPa的顶紧力，按预先设定的焊接参数825°C/ 5min / 2MPa完成两根铜带焊完的一端与铜板的焊接；电极应预热至600°C。
[0041]步骤5:将两根铜带按照预设的过变形量4.5mm同时进行液压弯形，弯形时可利用与铜带相连的连接板进行定位，确保两根铜带弯形一致，不至出现形状差异。
[0042]步骤6:将两根铜带尚未焊接的一端同时夹入电极进行焊接，铜带焊接时应在其焊接区后部距20mm处施以冷却保护。焊后加工其所有与法兰板槽的焊接面。
[0043]步骤7:将两根铜带另一端与法兰进行焊接，法兰板暂不加工圆弧边，使用其平直的外缘进行定位及导电，充分保证焊接过程的通电接触面积，铜带与法兰板槽间预置
0.13mm_BCu80AgP钎料片，通过电极压头保证焊接过程中铜带与法兰板槽间隙始终小于
0.13mm。电极应预热至650°C。
[0044]焊接完成后铜带与铜板槽及法兰板槽间间隙均匀，平均可达到87%以上的钎合率，导电能力完全达到设计要求。
[0045]综上，本发明提供的汽轮发电机软连接板的半自动化扩散焊方法，铜带原材料需控制表面质量及表面平整度；平直铜带应首先焊接好一端后与铜板焊接；所有平直铜带与铜板焊接完成后再进行整体弯形，保证弯形尺寸；铜带整体弯形后再进行另一端焊接；最终将铜带另一端与法兰整体焊接；铜带自身焊接采用扩散焊方法，温度控制在950°C?970°C，时间控制在约240s ;焊后的铜带与铜板及法兰采用电阻钎焊，钎料采用银基或铜基钎料，在进行大块铜板及法兰与铜带焊接时，需将碳电极预热至600°C?650°C可取得最佳焊接效果。
[0046]本发明通过对软连接板焊接方式的半自动化焊接的实现，提高了软连接板的成型质量，避免了手工焊可能产生的质量波动，同时通过对工艺顺序的调整，也改善了铜带焊接后的应力集中现象。本发明基本覆盖该类型连接结构的关键要素，经过在1000MW及390MW等级汽轮发电机软连接板的现场验证，可以很好地控制焊接工艺的波动性，大幅提高成型质量及生产效率，同时还降低了生产成本，取得显著的经济效益。
[0047]本发明兼具优质高效、便于操作、过程量化等优点，可在不同尺寸的同类连接结构中推广使用，尤其适用于大尺寸软连接，焊接成型质量优良，是大型汽轮发电机大型软连接结构可靠的制造方法。
【权利要求】
1.一种汽轮发电机软连接板的半自动化扩散焊方法，其特征在于:该方法由以下7个步骤组成: 步骤1:单根铜带(5)除保证材料的化学成份满足Cu与Ag的含量之和应不小于99.95%外，其平面的平整度应不超过0.15mm;铜带(5)表面不应存在夹杂或划伤缺陷； 步骤2:对一根铜带(5)的一端进行焊接:将铜带堆叠后装入焊机电极件，铜带间不预置钎料片，仅靠电极压力和加热温度将铜带加热到950°C?970°C，保温，使铜带接触面质检的原子相互扩散形成连接； 步骤3:将另一根铜带(5)也按照步骤2中的方法对其一端进行焊接； 步骤4:将焊接完一端的两根铜带(5)进行加工至所有焊接面与铜板(4)的板槽配合面的间隙在0.13mm以内，预置0.13mm_BCu80AgP钎料片,通过工装保证两根铜带(5)与铜板(4)接触面始终具备顶紧力，按预先设定的焊接参数完成两根铜带(5)焊接完的一端与铜板⑷的焊接； 步骤5:将两根铜带(5)按照预设的过变形量同时进行液压弯形； 步骤6:将两根铜带(5)另一端同时夹入电极进行焊接，焊后加工两根铜带(5)所有与法兰(6)板槽的焊接面，确保铜带(5)焊接面与法兰(6)板槽配合面的间隙在0.13mm之内； 步骤7:将两根铜带(5)另一端与法兰(6)进行焊接，法兰(6)暂不加工圆弧边，使用其平直的外缘进行定位及导电，铜带(5)与法兰(6)板槽间预置0.13mm_BCu80AgP钎料片，通过电极压头保证焊接过程中铜带与法兰板槽间的间隙始终小于0.13_。
2.如权利要求2所述的一种汽轮发电机软连接板的半自动化扩散焊方法，其特征在于:所述步骤2中，保温时间为240秒。
3.如权利要求1所述的一种汽轮发电机软连接板的半自动化扩散焊方法，其特征在于:所述步骤5中，液压弯形时，利用与铜带(5)相连的铜板(4)进行定位，确保两根铜带(5)弯形一致，不至出现形状差异。
4.如权利要求1所述的一种汽轮发电机软连接板的半自动化扩散焊方法，其特征在于:所述步骤4中，铜带(5)与铜板(4)焊接时电极应预热至650°C ;所述步骤7中，铜带(5)与法兰(6)焊接时电极也应预热至650°C。
5.如权利要求1所述的一种汽轮发电机软连接板的半自动化扩散焊方法，其特征在于:所述步骤2及步骤6中，铜带焊接时应在其焊接区后部距20mm处施以冷却保护。
【文档编号】B23K1/00GK103600148SQ201310521679
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年10月29日 优先权日:2013年10月29日
【发明者】全玉强, 李波, 周振福, 沈兵, 蔺福民, 夏鲜良 申请人:上海电气电站设备有限公司