不同焊接方法对导电铜排焊接接头质量的影响

曾美扬，肖时峰，邓　苹，李　爽

（中车株洲电机有限公司，湖南株洲412000）

不同焊接方法对导电铜排焊接接头质量的影响

曾美扬，肖时峰，邓苹，李爽

（中车株洲电机有限公司，湖南株洲412000）

针对铜排的焊接接头，采用氦气保护的TIG焊、氩气保护的TIG焊和感应钎焊三种焊接方法，通过焊接接头外观质量检验、宏观金相检验、焊接接头强度拉伸试验等方面的研究，采集了大量试验数据，并对试验数据进行了分析，确定采用感应钎焊进行铜排焊接，能获得满足设计要求的焊接工艺。

铜排；焊接方法；焊接质量

0　前言

在变压器制造过程中，采用铜排作为导电线圈，线圈的引出端一般采用搭接接头形式，铜排材质为紫铜，铜排搭接接头尺寸为3 mm（厚）×8 mm（宽），搭接长度为30 mm，如图1所示，针对这种接头形式，选择氩气保护的TIG焊、氦气保护的TIG焊和感应钎焊三种焊接方法，通过对试件进行焊接接头对比试验，从而确定合适的焊接工艺。

图1　铜排焊接搭接接头形式

1　焊接方法选择及实施

由图1可知，铜排线规尺寸较小，针对这种接头形式，首先采用了成本比较低的氩气保护TIG单层焊，焊接焊接材料选用紫铜焊丝HS201，焊接顺序如图2所示。由于采用氩气保护的TIG焊时，焊缝表面发黑，外观质量较差，后改为热导率比氩气高的氦气。采用氦气保护TIG焊时，热输入较氩气保护明显降低，焊缝外观质量明显改善，但宏观金相显示，氦气保护TIG单层焊出现未焊透缺陷，针对这种焊接缺陷，采用氦气保护TIG双层焊，焊接顺序如图3所示。采用双层焊仍然有未焊透缺陷。采用感应钎焊焊接接头（感应焊机20 kW），焊前在搭接处放置焊接材料用铜磷焊片（HL204），焊接过程中添加焊丝（HL204），使钎料熔化后在焊缝内部充分填充，进行宏观金相检验，未出现未焊透缺陷。

图2　单层焊焊接顺序

图3　双层焊焊接顺序

2　焊缝检验及数据分析

2.1外观检查

外观质量检查不同焊接方法的焊接接头，发现氦气保护TIG单层焊和感应钎焊接头外观成形良好，氦气保护TIG双层焊、氩气保护TIG单层焊焊接接头外观质量存在因过热表面发黑等焊接缺陷。

2.2拉伸性能试验

采用电子式万能试验机对各焊接试样进行拉伸强度检测，试样的宏观断口情况及试验数据如表1所示。

由表1可知，采用不同的气体保护，TIG焊的三种工艺下，焊缝均出现了未焊透等缺陷；感应钎焊时，焊缝填充饱满。

表1　各焊接试样拉伸强度试验结果

利用Oringin软件将拉伸试验数据绘制成曲线，如图4所示，由图4可知，感应钎焊抗拉强度较高，且各样件数据差异性较小，焊接接头质量稳定。

图4　各焊接试样抗拉强度对比曲线

2.3宏观金相试验

由于氩气保护TIG单层焊的接头外观检验不合格，因此仅对氦气保护TIG单层焊、氦气保护TIG双层焊和感应焊接头进行宏观金相试验（见图5～图7）。采用TIG焊接工艺时，焊缝均出现了未焊透等缺陷，采用感应钎焊时焊缝填充饱满。

图5　氦气保护TIG单层宏观金相

图6　氦气保护TIG双层焊宏观金相

图7　感应焊宏观金相

2.4直流电阻检测

采用电阻测试仪，检测铜排焊接试样和母材的直流电阻，结果如表2所示。

表2　铜排焊接试样和母材直流电阻检测结果

利用Oringin软件将电阻检测数据绘制成曲线，如图8所示。由图8可知，焊接接头的单位长度电阻值与母材相比都有所降低，感应钎焊接头单位长度电阻值最低。

图8　不同焊接方式焊接试样电阻曲线

3　结论

氦气保护TIG单层焊和感应钎焊焊接接头外观成形良好，但氦气保护TIG焊接接头内部存在未焊透等缺陷，感应钎焊焊接接头填充饱满，抗拉强度较高，抗拉强度数据差异较小，单位长度电阻值最低，因此建议采用感应钎焊焊接导电用铜排焊接。

Effect of different welding methods on welded joint quality of conductive copper bar

ZENG Meiyang，XIAO Shifeng，DENG Ping，LI Shuang
（Zhuzhou CRRC Electric Motor Co.，Ltd.，Zhuzhou 412000，China）

For the welded joints of the copper bar，three different welding methods like the helium shielded TIG welding，argon shielded TIG welding and induction brazing are used，through the researches about the welded joint appearance quality inspection，metallographic inspection and welded joint tensile strength test，a large number of test data are collected and analyzed to ensrue that using induction brazing for copper bar welding can get the welding technology which meets the design requirements.

copper bar；welding method；welding quality

TG405

B

1001－2303（2016）05－0114-03

10.7512/j.issn.1001-2303.2016.05.25

2016-02-26；

2016-03-10

曾美扬（1968—），女，湖南株洲人，教授级高级工程师，工程硕士，主要从事焊接工艺方面的工作。