[發明專利]一種形變量可控的石墨電極中頻電阻擴散焊方法

有效

• 申請號: 201810047113.5
• 申請日: 2018-01-18
• 公開（公告）號: CN108381017B
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發明（設計）人: 張琦;王聰利;庾高峰;張航;王文斌
• 申請（專利權）人: 陜西斯瑞新材料股份有限公司
• 主分類號: B23K11/00
• 分類號: B23K11/00;B23K11/02
• 代理公司: 北京棧橋知識產權代理事務所(普通合伙) 11670
• 代理人: 劉亞娟

本發明公開了一種形變量可控的石墨電極中頻電阻擴散焊方法，屬于金屬材料焊接技術領域，利用耐高溫且高導電率的防變形墊塊、低損耗墊塊和所述柔性導電紙在焊接件的周圍形成防變形保護層，并在銅陽極和銅陰極上下端施加預制壓力夾緊焊接組件，通過在石墨陽極和石墨陰極施加電流脈沖，熱量均勻擴散至焊接界面，并升至峰值，焊接界面及高溫焊料發生溶解，形成的液相通過毛細管力和外加的擠壓力作用，實現填縫和鋪展，形成界面液相，使厚焊接件和薄焊接件之間達到原子間接觸。總之，本發明能有效的解決焊接材料變形大、焊接質量低的技術問題。

技術領域

本發明屬于金屬材料焊接技術領域，具體涉及一種形變量可控的石墨電極中頻電阻擴散焊方法。

背景技術

隨著大功率風力水力發電機組的發展，結構緊湊，穩固，發電機發電量載荷不斷的刷新世界紀錄(國內目前是5MW，國外正在研制6MW)，儼然成為后續清潔再生電力能源的發展趨勢，然而其超大功率發電機繞組導電銅排由于其體型龐大，且更多處于實驗研發階段，與其相配套加工成型設備較少，且為保證焊接質量穩定性，目前主流方式多為石墨電極電阻擴散焊。

石墨電極中頻電阻擴散焊，為兩金屬在一定壓力下從電極端發熱通過熱傳導至銅材再傳導至焊料最終熔焊完成焊接的，無論是焊接點的形成過程或結合面的形成過程，其冶金問題都很簡單，焊接時無需氣體保護，原則上也不需使用焊絲、焊條等填充金屬，便可獲得質量較好的焊接接面，其焊接成本低。

但如果使用的焊料為高熔點(即設計焊料熔點為母材熔點接近約為80-85％左右)在焊接薄厚比＞3(假設厚度為H即：H1：H2＞3時)的搭接時，由于其熱量從石墨端逐步傳遞到銅母材，再從銅母材傳遞到焊料，這樣就有一個嚴重性的問題便是，當芯部高熔點焊料達到熔點開始熔化時，其和石墨電極接觸的銅母材溫度已經接近到銅熔點，在由于此焊接為壓力試焊接，材料塌邊變形嚴重一般大于等于薄焊接母材45％-50％左右，對于一些高精密運用領域這是一個嚴重問題，但如果為保證不變形，不施加壓力那么會導致焊接面由于熱導速率不同導致焊接局部空洞虛焊等致命質量缺陷現象。此缺陷更為嚴重，它不但影響了焊翅部位的機械力學承載能力，而且它會在內部空洞區域發生放電電弧，造成局部高溫燒熔。

發明內容

針對以上技術問題，本發明提供一種形變量可控的石墨電極中頻電阻擴散焊方法。

本發明的技術方案為：一種形變量可控的石墨電極中頻電阻擴散焊方法，包括以下步驟：

S1：將厚焊接件、薄焊接件和高溫焊料的待焊表面進行打磨處理，并清洗干燥；

S2：將銅陽極和銅陰極呈上下相對安裝，再將石墨陽極和石墨陰極分別上下相對地安裝在所述銅陽極和銅陰極的內側，調試所述石墨陽極和石墨陰極的位置，使上下對正，之后將石墨陽極和石墨陰極分別與加熱脈沖電源的正負極相連，通電查看熱輻射是否正常；

S3：檢測熱輻射正常后斷電，將經S1處理后的所述厚焊接件放置到石墨陰極上，待焊表面朝上，并在厚焊接件待焊表面的中心位置放置經S1處理后的高溫焊料；

S4：在所述高溫焊料的左右兩側分別放置柔性導電紙；

S5：在高溫焊料的上方放置經S1處理后的所述薄焊接件，待焊表面朝下，并將薄焊接件與高溫焊料微調對正；

S6：在薄焊接件的上表面放置長度大于薄焊接件的防變形墊塊；

S7：向銅陽極施加預制壓力，從上至下壓緊防變形墊塊、薄焊接件、高溫焊料與厚焊接件；

S8：在從薄焊接件左右兩側方向分別插入低損耗墊塊，至柔性導電紙與防變形墊塊之間的縫隙內；

S9：再次通電，利用加熱脈沖電源對石墨陽極和石墨陰極施加電流，在電阻熱和放電熱的擴散下高溫焊料發生溶解，直至形成界面液相后，焊接斷電，泄壓，利用水冷卻至室溫，最后進行探傷檢測。