1. Gambaran keseluruhan
Sebab kimpalan tembaga dan aluminium adalah untuk mengurangkan kos dan mengurangkan berat, kerana ketumpatan aluminium adalah kira-kira 1/3 daripada tembaga, dan harganya adalah kira-kira 1/5 daripada tembaga, jadi aluminium digunakan sebagai ganti tembaga dalam banyak kesempatan, terutamanya Ia adalah industri kuasa, dan kimpalan tembaga-aluminium juga telah muncul.
Walau bagaimanapun, permukaan kuprum dan aluminium sangat mudah untuk dioksidakan, terutamanya filem oksida aluminium sangat teguh, tahan suhu tinggi (takat lebur sehingga 2050 darjah C), dan mempunyai rintangan yang besar. Jika mesin disambungkan, sentuhan sentuhan tidak stabil semasa operasi kuasa, dan asap sering berlaku. , fenomena letupan, mudah menyebabkan akibat yang serius seperti kebakaran.
Secara umum, kimpalan kuprum-aluminium boleh menjadi kimpalan gabungan, kimpalan tekanan dan pateri.
2, kesukaran kimpalan tembaga-aluminium
1. Kimpalan tembaga dan aluminium tergolong dalam kimpalan logam (bukan ferus) yang berbeza, yang jauh lebih sukar daripada kimpalan kuprum-kuprum dan aluminium-aluminium.
2. Kedua-dua kuprum dan aluminium mudah teroksida, dan oksida takat lebur yang tinggi terbentuk semasa proses kimpalan, yang menyukarkan logam kimpalan untuk bercantum sepenuhnya, yang membawa kesukaran untuk mengimpal.
3. Sambungan kuprum dan aluminium yang dikimpal rapuh dan mudah retak. Semasa kimpalan gabungan kuprum dan aluminium, eutektik seperti CuAl2 mudah terbentuk dalam kimpalan berhampiran bahagian kuprum, yang diagihkan berhampiran sempadan butiran dan terdedah kepada retakan antara butiran. .
4. Takat lebur tembaga dan aluminium adalah sangat berbeza. Dalam kimpalan gabungan, kuprum kekal pepejal apabila aluminium cair. Apabila kuprum cair, aluminium telah mencairkan banyak, yang meningkatkan kesukaran kimpalan.
5. Jahitan kimpalan terdedah kepada keliangan. Oleh kerana kekonduksian haba tembaga dan aluminium yang baik, logam dalam kolam lebur mengkristal dengan cepat semasa kimpalan, dan gas tindak balas metalurgi pada suhu tinggi tidak mempunyai masa untuk melarikan diri, jadi liang-liang terhasil.
3. Pengenalan kaedah kimpalan kuprum dan aluminium
1). Kimpalan TIG
① Persediaan sebelum mengimpal: a Bersihkan permukaan kimpalan kuprum dan aluminium. b. Serong bahagian brazed, dan tentukan bentuk alur mengikut prinsip meningkatkan kawasan kimpalan sisi tembaga dan kandungan tembaga dalam kimpalan sebanyak mungkin. Secara amnya, alur berbentuk U digunakan, dan bahagian aluminium mungkin tidak beralur. c bahan kimpalan ialah Ag65Cu20Zn15, Q203, ER4043. d Satu set mesin kimpalan WES315 dan peralatan oksigen-asetilena.
②Kendalian kimpalan: a. Pasang dan betulkan kimpalan kuprum dan aluminium untuk mengelakkan ubah bentuk dan anjakan semasa pemanasan dan kimpalan. b Mula-mula pateri lapisan pateri perak tinggi (kira-kira 1mm) pada bahagian kuprum dengan nyalaan oksigen-asetilena.
c Gunakan dawai kimpalan aluminium-silikon untuk kimpalan argon argon semasa ia panas; semasa proses kimpalan, pusat arka tungsten terpesong ke sisi kimpalan aluminium (ini berbeza daripada arka argon tungsten langsung tembaga dan aluminium!);
Ideologi panduan operasi proses kimpalannya: satu adalah untuk meminimumkan kandungan tembaga dalam kimpalan, dan yang lain adalah untuk cuba memateri pada bahagian tembaga dan mengimpal pada bahagian aluminium.
d Sudut kecondongan antara obor kimpalan dan bahan kerja biasanya 75~85º, 90º apabila memulakan arka, dan kemudian mengekalkan sudut kecondongan biasa (berat sebelah pada sisi aluminium).
e Panjang arka tungsten biasanya kira-kira 5mm, dan semakin nipis kimpalan, semakin pendek panjang arka.
f Letakkan wayar kimpalan aluminium yang telah diisi di tepi kolam lebur, dan sudut antara bahagian kimpalan dan kimpalan adalah kurang daripada 15º. Hujung wayar tidak boleh bersentuhan dengan kolam lebur, tetapi ia hendaklah sentiasa berada dalam julat perlindungan argon. Jangan angkat wayar kimpalan aluminium sangat tinggi atau pada sudut kecondongan. terlalu besar.
g Dawai kimpalan aluminium pengisi hendaklah dipanaskan terlebih dahulu perlu di bahagian arka, dan kemudian dimasukkan ke tengah arka untuk bercantum dengan matriks untuk mengelakkan bahagian besar dawai kimpalan aluminium.
h Jika elektrod tungsten melekat pada kimpalan, jangan tergesa-gesa untuk mengangkat obor kimpalan pada masa ini, anda harus terlebih dahulu melepaskan suis kawalan, dan kemudian goncang obor kimpalan perlahan-lahan untuk membuat elektrod tungsten berasingan daripada kimpalan, jika tidak tungsten elektrod akan mudah pecah.
i Apabila terdapat kecacatan seperti kawah, retak dan runtuh pada hujung kepala kimpalan argon argon, jumlah pengisian wayar kimpalan hendaklah ditambah dengan sewajarnya pada hujung kepala kimpalan argon argon, dan teknologi kimpalan argon argon harus dipertingkatkan dalam masa aman.
③ Kisar mengikut keperluan teknikal selepas mengimpal.
2). Kimpalan arka terendam
① Secara amnya, bahagian tembaga adalah serong (biasanya berbentuk U), dan sisi aluminium tidak serong.
② Semasa kimpalan arka terendam, arka harus menghala ke sisi aluminium, dan jarak mengimbangi optimum ialah 5~7mm.
③ Elemen seperti Si, Zn, Ag, Sn hendaklah ditambah dengan sewajarnya pada kimpalan.
④Contoh parameter kimpalan: ketebalan plat kuprum dan aluminium ialah 10mm; apabila diameter lurus kimpalan aluminium ialah ø2.5, dan bahannya ialah SAl2, arus kimpalan ialah 400~420A, voltan kimpalan ialah 38~39V, dan kelajuan kimpalan ialah 0.58cm/s.
3). Kimpalan cepat elektronik
Untuk mengelakkan kimpalan rasuk elektron langsung, fasa θ struktur eutektik CuAl2 terbentuk dalam sambungan selepas kimpalan dan sejumlah besar η dan fasa ditambah untuk menjadikan logam kimpalan keras dan rapuh. Ag biasanya digunakan sebagai lapisan aloi perantaraan. Larutan pepejal saling larut terbentuk, jadi sambungan yang baik diperoleh dengan mengimpal dengan ketebalan kira-kira 1 mm Ag sebagai lapisan perantaraan.
4). Kimpalan punggung kilat kuprum dan aluminium
①Penyediaan pra-kimpalan: a. Pemprosesan kimpalan kuprum-aluminium hendaklah tepat dan berbentuk lurus. b Bersihkan kotoran dan oksida permukaan. c. Rawatan penyepuhlindapan bahagian kimpalan tembaga dan aluminium (bahagian tembaga pada 600~650 darjah, pemeliharaan haba selama 40~60min, penyejukan dalam air. Bahagian aluminium pada 400~450 darjah, pemeliharaan haba selama 40~60min, penyejukan udara) untuk mengurangkan kekerasan, meningkatkan keplastikan, dan meningkatkan kualiti sambungan dikimpal.
②Kimpalan punggung kilat boleh mengeluarkan sebatian antara logam rapuh keluar dari sambungan, menyebabkan ubah bentuk plastik besar pada permukaan sentuhan, dan mendapatkan sambungan yang lebih baik, yang merupakan salah satu kaedah penting kimpalan kuprum-aluminium.
③Contoh pemilihan parameter mesin kimpalan punggung kilat (menggunakan jenis LQ{{{0}}}): permukaan kimpalan punggung bahagian kimpalan kuprum dan aluminium 6×60mm²; panjang sambungan Cu29mm, Al17mm; tekanan lekapan 0.44MPa; tekanan menjengkelkan 0.29MPa; masa menembak 4.1s; masa menjengkelkan hidup 1/50s; sudut sesondol 270º.
5). Kimpalan geseran
①Kimpalan geseran suhu rendah (kaedah kimpalan geseran arus perdana semasa):
a Ia adalah untuk mengawal suhu permukaan geseran di bawah suhu titik eutektik tembaga-aluminium 548 darjah, iaitu, untuk melengkapkan kimpalan geseran tembaga-aluminium dalam julat suhu 460 ~ 480 darjah. Julat suhu ini adalah julat terbaik, dan kimpalan tembaga-aluminium yang memuaskan boleh diperolehi. penyambung. Ia tergolong dalam kimpalan tekanan separa dipanaskan, dan tekanan mengecewakan yang diperlukan setiap unit luas adalah lebih kecil daripada kimpalan tekanan sejuk, tetapi lebih besar daripada kimpalan punggung kilat.
b Contoh pemilihan parameter teknikal kimpalan geseran suhu rendah: diameter kimpalan kuprum dan aluminium ø10; kelajuan 450r/min; masa geseran 6s; tekanan menjengkelkan 392MPa; masa penyelenggaraan 2s; 12.6cm/min; pra-kimpalan pra-tekanan 490~588N; tekanan geseran 166~196MPa.
②Kimpalan geseran suhu tinggi: a Semasa kimpalan geseran suhu tinggi, kelajuan linear putaran boleh mencapai 0.58m/s, dan suhu permukaan sentuhan boleh mencapai takat lebur aluminium (660 darjah ), yang sepenuhnya melebihi suhu eutektik kuprum-aluminium (548 darjah ). Pada suhu ini, atom kuprum dan aluminium mengalami tindak balas resapan antara satu sama lain, yang boleh membentuk sambungan kimpalan yang baik.
b Persediaan sebelum mengimpal: Proses muka hujung kuprum menjadi sudut tirus 90º; kimpalan tembaga dan aluminium api; bersihkan selepas penyepuhlindapan.
c. Contoh pemilihan parameter teknikal kimpalan geseran suhu tinggi: diameter kimpalan kuprum-aluminium ø10mm; kelajuan putaran r/min; kelajuan linear gelang luar 0.71m/s; menyokong tekanan geseran 147MPa; sudut aci kuprum 60º.
6). Kimpalan tekanan sejuk
Intipati kimpalan tekanan sejuk adalah menggunakan bahan kerja yang akan dikimpal pada suhu bilik untuk menghasilkan ubah bentuk plastik, menyemperit filem oksida pada permukaan sentuhan bahan kerja keluar dari kimpalan, supaya atom logam antara antara muka mencapai jarak tarikan interatomik, disertai dengan resapan interatomik, Mencipta hubungan yang kuat antara atom. Terutamanya sesuai untuk kimpalan tembaga dan aluminium bahagian kecil dan sederhana.
①Kimpalan punggung kuprum dan aluminium:
Kimpalan tekan sejuk punggung dilakukan pada suhu bilik tanpa sebarang sumber pemanasan luaran, struktur logam tidak mengalami penghabluran semula dan penyepuhlindapan yang melembutkan, kekuatan sambungan tidak lebih rendah daripada logam asas, dan luas keratan rentas sendi punggung berada dalam julat 1~1000mm². Transformer, wayar atas, dsb.
b. Contoh pemilihan parameter teknikal untuk kimpalan menekan sejuk punggung kuprum-aluminium: penyepuhlindapan sebelum kimpalan; diameter lurus kimpalan kuprum-aluminium ø10mm; setiap kimpalan menonjol panjang: kuprum 10mm, aluminium 10mm; menjengkelkan penempaan 3 kali; tekanan mengganggu 333MPa.
②Kimpalan pusingan tembaga dan aluminium:
a) Kimpalan sejuk-tekan dalam bentuk plat-plat, wayar-wayar, wayar-plat, foil-wayar, foil-plate, dan lain-lain daripada bahan plastik tembaga dan aluminium, bentuk sambungan terbaik ialah sambungan lap. Kimpalan titik sejuk boleh dilakukan dengan cara yang sama seperti kimpalan titik rintangan.
Bentuk indentor sambungan pateri adalah bulat: d=(1~2)δ; segi empat tepat: a=(1~2)δ, b=5~6a.
Dalam kimpalan berbilang titik, pengagihan hendaklah berperingkat, dan jarak antara pusat tempat kimpalan hendaklah lebih besar daripada 2d.
b. Contoh pemilihan parameter teknikal untuk kimpalan tekanan sejuk sambungan menara tembaga dan aluminium: saiz kimpalan 40×4mm²; panjang pusingan 70mm; bilangan sambungan pateri 6; diameter titik tekanan Al ø7, Cu ø8; jumlah panjang indentor Al 30mm, Cu 55mm; Jarak pusat titik ialah 10mm; tekanan ialah 235MPa.
7). Kimpalan simpanan tenaga kapasitor
①Kimpalan storan tenaga kapasitif adalah satu bentuk khas kimpalan rintangan, yang tergolong dalam kimpalan fasa pepejal. Intipati kimpalan penyimpanan tenaga adalah untuk menyimpan tenaga dalam bentuk tertentu terlebih dahulu, dan kemudian melepaskannya melalui kimpalan dalam masa yang sangat singkat, serta-merta menjana sejumlah besar tenaga haba pada sambungan, dan pada masa yang sama membentuk kimpalan. sendi di bawah penyemperitan pantas. Kekonduksian elektrik dan kekonduksian haba kuprum dan aluminium adalah sangat baik, dan spesifikasi kuat arus tinggi dan masa yang singkat mesti diguna pakai semasa mengimpal. Kimpalan storan tenaga kapasitor amat sesuai untuk mengimpal wayar kuprum dan aluminium keratan rentas kecil. Ia adalah kaedah yang ideal untuk mengimpal wayar tembaga dan aluminium pada masa ini, tetapi parameter prosesnya boleh diselaraskan dalam julat yang sempit, jadi perlu mengikuti parameter proses kimpalan dengan ketat sebelum mengimpal. Menghasilkan sambungan kimpalan kuprum-aluminium berkualiti tinggi.
②Contoh pemilihan parameter proses kimpalan storan tenaga kapasitor untuk wayar nipis tembaga dan aluminium: diameter wayar Alø1.81, Cuø1.56; kemuatan 8000uF; voltan kimpalan 190~210V; panjang sambungan Al2.5mm, Cu2.0mm; tekanan menjengkelkan 608MPa; Daya pengapit 2650N; Nisbah pengubah 60:1.
8). Kimpalan Resapan Vakum
①Kimpalan resapan vakum digunakan terutamanya untuk mengeluarkan sambungan tembaga-aluminium peralatan penyejukan dan peralatan kuasa. Parameter prosesnya dikawal dengan sangat ketat, dan kualitinya lebih stabil daripada kimpalan gabungan, pematerian dan kimpalan punggung kilat.
②Sebelum mengimpal, permukaan kimpalan kuprum-aluminium mesti ditambah dengan ketat, dikisar, digilap semula dan dibersihkan, supaya pembaris menjadi licin dan bebas daripada sebarang kekotoran. Plat kuprum dan aluminium disusun dan dimasukkan ke dalam kebuk vakum. Faktor-faktor yang mempengaruhi kimpalan resapan vakum tembaga dan aluminium ialah: suhu pemanasan; tekanan kimpalan; masa memegang; darjah vakum; kualiti permukaan bahagian kimpalan, dsb.
③Contoh pemilihan parameter teknikal kimpalan resapan vakum kuprum dan aluminium: apabila kimpalan resapan vakum kuprum dan aloi aluminium keras ZAl2 dengan ketebalan 0.2~0.5mm dijalankan, pemanasan suhu ialah 480 ~ 500 darjah; masa penahanan ialah 10 minit; tekanan ialah 4.9~9.8MPa; darjah vakum 1.33×10－²~1×10－³Pa.
9). Memateri
①Pematerian suhu sederhana dan rendah
Kimpalan calar: pilih HL501 (Zn58Sn40Cu2), spesifikasi komersil am adalah bar tuang 5×20×350mm³, kaedah kimpalan sangat mudah, kimpalan kuprum-aluminium dipanaskan hingga kira-kira 300 darjah, tanpa sebarang fluks, cuba mengikis kimpalan , jika pateri tidak cair, teruskan pemanasan sehingga pateri mengisi jahitan selepas mengikis.
BM51+M51-F: Suhu pematerian jenis pateri dan fluks ini adalah sangat rendah pada 179 darjah . Pateri tidak boleh dipanaskan terus semasa mengimpal. Kimpalan tembaga-aluminium hendaklah dipanaskan, dan haba kimpalan digunakan untuk mencairkan pateri. Alat pemanas disediakan. : Seterika pematerian elektrik, pistol udara panas, pistol semburan gas cecair, obor minyak tanah, obor petrol, obor oksigen-asetilena, dsb.
Pateri celup C: logam pengisi pateri (Zn96~98%Pb2~4%), fluks ialah rosin (C20H30O2) dan pati percikan kontang (nisbah lebih daripada 1), kaedah kimpalan: sambungan kuprum-aluminium disalut dengan larutan alkohol rosin Cepat tenggelam dalam bahan pematerian pada kira-kira 440 darjah untuk pematerian.
D WE CuAl-Q303: Bahan kimpalan ini ialah dawai kimpalan tembaga-aluminium berteras fluks. Suhu pematerian adalah kira-kira 400 darjah. Ia mempunyai serbuk pateri sendiri dan fluks organik tidak menghakis. Serbuk pateri cair dengan pelapisan logam, dan ia akan memecahkan logam tembaga dan aluminium dengan cepat. Filem oksida permukaan dan tegangan permukaan logam boleh menghalang pengoksidaan semula. Permukaan logam dibasahi oleh serbuk pateri, supaya pateri boleh mengisi keseluruhan jahitan kimpalan melalui tindakan kapilari. Operasinya mudah, dan biasanya tidak perlu dibersihkan selepas kimpalan. .
E Pengenalan bahan kimpalan lain: WE53+WE53-F ialah dawai kimpalan teras pepejal dengan fluks, dan suhu pematerian adalah kira-kira 400 darjah ; XR-FC22, XR-FC0215, ER15, E9802, FR301, dll. ialah wayar kimpalan berteras fluks, yang lebih mudah digunakan.
②, pematerian vakum suhu tinggi
pateri: AlSi12
b Persediaan sebelum mengimpal: Tekan logam pengisi pateri berfilamen ke dalam kepingan 0.5~1mm tebal berbentuk belakang; bersihkan kuprum, bahagian kimpalan aluminium dan logam pengisi pateri.
Pemasangan C: Gunakan plat keluli tahan karat untuk memasang dan mengapit mengikut susunan aluminium-pateri-tembaga, dan letakkannya dalam lapisan.
D pematerian relau: mula menyedut selepas memasuki relau; apabila darjah vakum mencapai 10-²Pa, mulakan peranti pemanasan; kadar pemanasan adalah 10 ~ 20 darjah / min, simpan pada 150 darjah selama 5 minit, 350 darjah dan 540 darjah selama 5 minit setiap satu, Kemudian teruskan memanaskan sehingga 624 darjah, simpan suhu selama 6 minit dan kemudian sejukkan; sejukkan ke bawah 600 darjah, matikan peranti pemanasan, sejukkan hingga bawah 450 darjah, isi dengan nitrogen untuk mempercepatkan kadar penyejukan, dan kemudian buka pintu relau selepas menyejukkan hingga di bawah 100 darjah.
10). Kaedah kimpalan lain
Sebagai tambahan kepada kaedah kimpalan tembaga dan aluminium di atas, kimpalan letupan, kimpalan ultrasonik, dan lain-lain juga boleh digunakan.
