[發明專利]一種電解鋁陰極鋼-鋁熔釬焊焊接方法

有效

• 申請號: 201810334087.4
• 申請日: 2018-04-14
• 公開（公告）號: CN108723534B
• 公開（公告）日: 2020-02-11
• 發明（設計）人: 王旭東;馮曉強;白慶國;曹志偉;孔威威
• 申請（專利權）人: 鄭州經緯科技實業有限公司
• 主分類號: B23K1/00
• 分類號: B23K1/00;B23K1/19;B23K1/20;C25C3/08
• 代理公司: 41123 河南科技通律師事務所
• 代理人: 樊羿;張建東

本發明公開了一種電解鋁陰極鋼?鋁熔釬焊焊接方法，旨在解決電解鋁生產過程中鋼鋁焊接效率低、焊接頭導電性能差的問題。本發明在去除表面氧化層的焊接工件上均勻涂覆一層厚度為80～150μm的助焊藥劑，減少焊接頭處脆性化合物的生成量，從而提高接頭處的力學性能。本發明采用鋁質焊接工件熔化焊、鋼質焊接工件釬焊的方法，對鋁質、鋼質焊接工件分別進行預熱處理后借助焊絲進行焊接。本發明成本低廉，可操作性強，焊接成分均勻，經各性能測試結果表明，本發明焊接后的焊接接頭處壓降至少降低25mV，抗拉強度可以達到110～150Mpa，剪切強度可以達到100～140Mpa，導電性能及力學性能明顯優于傳統的爆炸焊焊接方式，經濟效益顯著。

技術領域

本發明涉及一種鋼-鋁異種金屬焊接方法，具體涉及的是主要應用于電解鋁生產中陰極鋼棒和鋁軟帶間的鋼-鋁熔釬焊焊接方法。

背景技術

在鋁電解生產過程中，無論新建的電解槽還是大修的電解槽，其陰極鋼棒都需要與不同材質的工件相焊接。當前，電解鋁生產中陰極鋼棒和鋁軟帶之間的連接方式主要是采用焊接爆炸焊塊的形式進行過渡連接，或者采用爆炸焊塊同陰極鋼棒進行焊接，再將鋁母線和爆炸焊塊進行壓接等方法。

然而，陰極鋼棒和鋁軟帶之間的過渡連接會造成陰極鋼棒和鋁軟帶之間形成多道焊縫，從而使得噸鋁電耗增加。此外，在焊縫處焊塊與兩側的鋼棒母材沒有完全熔合，加之焊接時工人的焊接水平參差不齊，因此，焊接好的陰極鋼棒在實際的使用過程中，在焊縫位置處電阻和壓降較大，焊接頭導電性能較差，這一方面會造成電解槽電流偏流，影響整臺電解槽的穩定性；另一方面又會造成噸鋁直流電耗增加，并且對于大修的電解槽，在待焊接的陰極鋼棒兩側的電解槽一般都處于工作狀態，因此，人工焊接時工作環境惡劣、焊接時周圍的環境溫度極高、并且還存在安全隱患，在焊接時工人可操作的空間非常有限，對焊接效率和焊接質量都有較大影響。

有鑒于此，在電解鋁行業中急需一種節能降耗、經濟、環保、高效的焊接方法，以提高陰極鋼棒與鋁軟帶的焊接接頭的導電性能和質量。

發明內容

本發明為了解決電解鋁生產過程中陰極鋼棒與鋁軟帶間鋼-鋁異種金屬直接焊接可操作性差、焊接效率低、質量及導電性能差的問題，提供一種電解鋁生產中陰極鋼棒和鋁軟帶的鋼-鋁熔釬焊焊接方法，焊接方法簡單、可操作性強、成本低廉，還能夠有效地確保焊縫均勻、焊接接頭力學性能優良、導電性能好。本方法主要適用于但不局限于電解鋁生產中陰極鋼-鋁異種金屬之間的焊接。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

鋼鋁的直接焊接時，由于焊接件的母材在物理性能上存在巨大的差異從而造成焊接困難，且鐵在鋁上幾乎是不固溶的。因此，普通的熔化焊焊接技術很容易生成過量的FeAl、FeAl₃ 、Fe₂Al₅等脆性的金屬間化合物，發明人經過長期的研究、大量的實踐發現，適量的金屬間化合物有利于提高焊接接頭的力學性能。但是，當金屬間化合物的厚度超過20um，隨著金屬間化合物厚度的增加，焊接接頭的力學性能會急劇降低。因此，金屬間化合物的厚度是確保鋼鋁高焊接效果的最關鍵技術手段。

發明人基于此，設計一種電解鋁陰極鋼棒和鋁軟帶之間鋼-鋁異種金屬熔釬焊焊接方法，主要包括以下步驟，

（1）去除焊接工件表面的氧化層，至焊接工件表面露出金屬光澤；

（2）在經上步處理后的待焊接工件表面均勻地涂覆一層厚度為80～150μm的助焊劑；

（3）采用鋁基實芯焊絲或鋁基藥芯焊絲，待焊接工件的鋁材側采用熔化焊，所述待焊接工件的鋼材側采用釬焊，將待焊工件進行連接。

焊接機頭上設有實時監測焊縫溫度的溫度傳感器，并將收集的數據通過與溫度傳感器電連接的控制系統遠程連接，進而控制焊接過程中輸入工件的熱量。

優選的，所述待焊接工件為電解鋁過程中的陰極鋼棒和鋁軟帶。