[發明專利]一種預置接頭的銅/鋼復合材料連接方法

有效

• 申請號: 202010430764.X
• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN111673239B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 張敏;杜明科;張云龍;李靜;董玉凡;茍川東;王博玉
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: B23K9/173
• 分類號: B23K9/173;B23K9/04;B23K35/38;B33Y10/00
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 燕肇琪

本發明公開的一種預置接頭的銅/鋼復合材料連接方法，具體操作步驟為：步驟1：銅鋼預置接頭的制備：利用電弧增材技術制備合理規格的銅鋼復合焊縫，作為預置接頭；步驟2：根據母材成分，選擇相同成分的實心焊絲，采用熔化極氣體保護焊，完成銅試板、鋼試板與銅鋼預置接頭的焊接。本發明方法能夠提高銅鋼異種金屬焊接接頭的焊接質量及綜合力學性能，為銅/鋼異種金屬的連接提供了一種全新的思路。

技術領域

本發明屬于異種金屬焊接技術領域，具體涉及一種預置接頭的銅/鋼復合材料連接方法。

背景技術

在工業制造領域，單一金屬制備的焊接結構已經不能滿足使用要求，因此，為了保證焊接結構的使用性能，多數情況下會利用復合材料代替單一材料，來滿足經濟效益和結構強度兩方面的要求。在大型變壓器油箱制造領域，幾乎全部使用銅鋼異種金屬焊接，這種結構具有屏蔽外界磁場、增加散熱速度、保證箱體強度等優勢。

然而，銅鋼異種金屬的焊接難度較大。這是由于兩種金屬的物理化學性質相差較大，焊接時會產生未熔合、氣孔、滲透裂紋等多種焊接缺陷。其中，鋼側形成的滲透裂紋會降低接頭強度，隨著時間的推移裂紋可能會擴展、延伸，從而貫穿整個焊接接頭，造成焊接結構失效。因此，必須設計一種合理的接頭過渡形式，選擇合理的焊接工藝，盡可能預防銅鋼焊接過程中產生的各種焊接缺陷，從而提高結構件的綜合力學性能。

發明內容

本發明的目的是提供一種預置接頭的銅/鋼復合材料連接方法，能夠提高銅鋼異種金屬焊接接頭的焊接質量及綜合力學性能。

本發明所采用的技術方案是，一種預置接頭的銅/鋼復合材料連接方法，具體操作步驟為：

步驟1：銅鋼預置接頭的制備：利用電弧增材技術制備合理規格的銅鋼復合焊縫，作為預置接頭；

步驟2：根據母材成分，選擇相同成分的實心焊絲，采用熔化極氣體保護焊，完成銅試板、鋼試板與銅鋼預置接頭的焊接。

本發明的特征還在于，

步驟1中，銅鋼預置接頭的制備材料為φ1.2mm的CHW50C6碳鋼焊絲和S211硅青銅焊絲；銅鋼預置接頭的具體制備參數為：①鋼側：焊接電流為190～210A，焊接電壓21～24V，焊接速度5～8mm/s，保護氣體為：體積分數為90％Ar+體積分數為10％CO₂的混合氣體，以上組分體積百分比之和為 100％，氣體流量15～18L/min；②銅側：焊接電流為210～240A，焊接電壓 22～26V，焊接速度4～6mm/s，惰性保護氣體為體積百分比為99.99％的純氬氣，流量為15～18L/min。

步驟1中，利用電弧增材技術制備的銅鋼預置接頭的規格為：長×寬×高＝100mm×5～8mm×5mm。

步驟2中，銅試板為T2-Y紫銅板材，鋼試板為Q345B板材；銅、鋼試板的規格均為：長×寬×高＝100mm×50mm×5mm。

步驟2中，采用的實心焊絲分別為S201紫銅焊絲、CHW50C6碳鋼焊絲，焊絲規格均為φ1.2mm。

步驟2中，銅鋼預置接頭與試板的焊接工藝參數為：①Q345B試板與預置接頭的焊接：焊接電流為200～225A，焊接電壓22～25V，焊接速度5～8mm/s，保護氣體為：體積分數為90％Ar+體積分數為10％CO₂的混合氣體，以上組分體積百分比之和為100％，氣體流量15～18L/min；②T2-Y紫銅試板與銅鋼預置接頭的焊接：焊接電流為220～245A，焊接電壓23～27V，焊接速度 4～6mm/s，惰性保護氣體為體積百分比為99.99％的純氬氣，流量為 15～18L/min。

本發明的有益效果是：

1.本發明方法采用預置接頭代替傳統焊縫，實現了異質焊接向同質焊接的轉化，降低了焊接難度。