專(zhuān)利名稱(chēng)：高性能導(dǎo)電桿的固態(tài)焊接制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于裝備制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及高壓輸配電高性能導(dǎo)電桿的先進(jìn)制造技術(shù)。
背景技術(shù)：
導(dǎo)電桿是高壓輸配電裝備中，用以傳遞高壓電網(wǎng)母線(xiàn)強(qiáng)大電流的器械。其典型 特征是，由鍛鋁LD^S接頭、管體和導(dǎo)體三部分組成，為降低高壓電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中的電能損 耗(壓降過(guò)大)，要求接頭和導(dǎo)體鍍銀后再與管體兩端分別焊接，焊接接頭的電阻率不大于 3. 7 X lO—7 Q m，拉伸強(qiáng)度不低于270MPa。 公知的導(dǎo)電桿采用熔化焊接成型。焊前將接頭、導(dǎo)體和管體兩端加工成具有特定 形狀尺寸的坡口，然后采用氣體保護(hù)熔化焊(MIG)多次重復(fù)焊接熔敷。此間，鍛鋁1ACS 產(chǎn)生了局部熔化，焊縫是經(jīng)歷了熔化/結(jié)晶過(guò)程的鑄造組織，致密度較小，氣孔和非金屬夾 雜之類(lèi)的冶金缺陷增多。這使電阻率往往大于3. 7X 10—7Q m ;MIG電弧中心溫度可達(dá)到 3X 104°C以上，這不僅使焊接接頭中的過(guò)燒組織增多，拉抻強(qiáng)度因而僅有186MPa左右，而且 使接頭和導(dǎo)體上的鍍銀層與鍛鋁LD2CS基體剝離。導(dǎo)電桿的節(jié)能降耗高性能因而失缺。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服采用MIG制造導(dǎo)電桿時(shí)，帶來(lái)的焊接接頭電阻率較大，拉伸強(qiáng)度不高以 及鍍銀層脫落，難以賦于導(dǎo)電桿節(jié)能降耗的高性能等弊端，本發(fā)明提供一種高性能導(dǎo)電桿 的固態(tài)焊接方法。其具體技術(shù)方案是使接頭或?qū)w的轉(zhuǎn)動(dòng)與管體的平動(dòng)的交織滿(mǎn)足動(dòng)量 矩守恒，借助接頭或?qū)w與管體端面之間產(chǎn)生的機(jī)械摩擦熱和塑性變形(熱力耦合)而實(shí) 現(xiàn)焊接。包括以下步驟 1)將接頭，導(dǎo)體和管體兩端加工成管/管平對(duì)接形狀，并將接頭和導(dǎo)體鍍銀。
2)將接頭或?qū)w在摩擦焊機(jī)旋轉(zhuǎn)夾具中夾緊，而將管體在移動(dòng)夾具中夾緊。
3)根據(jù)鍛鋁LD2CS的熱物理特性和導(dǎo)電桿結(jié)構(gòu)尺寸，確定摩擦速度，摩擦壓力，摩 擦加熱時(shí)間，頂鍛壓力及其保持時(shí)間等焊接工藝參數(shù)，經(jīng)由可編程控制器(PLC)，將接頭或 導(dǎo)體與管體的一端焊接在一起。 4)采用完全相同的焊接工藝參數(shù)，將接頭或?qū)w與管體的另一端焊接在一起。從 而實(shí)現(xiàn)高性能導(dǎo)電桿的固態(tài)焊接。 本發(fā)明的有益效果是固態(tài)焊接工藝參數(shù)的熱力耦合作用決定了導(dǎo)電桿焊接面溫 度在370°C 500。C之間(鍛鋁LD2CS的熔點(diǎn)Tm為630°C 655°C )，因而固態(tài)焊接時(shí)鍛鋁 LD2CS并不熔化，焊接接頭為發(fā)生了動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的鍛造組織，晶粒比母材的細(xì)小，結(jié)構(gòu)較母 材的致密。焊接接頭的電阻率因而由MIG焊時(shí)的6. 7X10—7Q .m降低至8. 1X10—8Q ^左 右，拉伸強(qiáng)度由186MPa提高到290MPa ;固態(tài)焊接過(guò)程對(duì)接頭和導(dǎo)體的鍍銀層無(wú)干涉，從而 保證了導(dǎo)電桿的高性能；因?yàn)楣虘B(tài)焊接是以旋轉(zhuǎn)和直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的焊件在瞬間的精準(zhǔn)交織產(chǎn)生 的動(dòng)量矩或熱力耦合作為焊接能量的輸運(yùn)形式，因而導(dǎo)電桿的焊接時(shí)間在15s左右，其生
3產(chǎn)效率是MIG焊接(以長(zhǎng)時(shí)間重復(fù)加熱作為焊接能量輸入形式)的10 50倍。另外，固 態(tài)焊接時(shí)不需要焊絲和保護(hù)氣體等輔助焊接材料，無(wú)輻射和熔化金屬粉塵等污染，使導(dǎo)電 桿制造成為高效節(jié)能環(huán)保的先進(jìn)制造技術(shù)。 下面結(jié)合接頭和導(dǎo)體焊前鍍銀的鍛鋁LD^S導(dǎo)電桿的制造，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例l 110KVA高壓電網(wǎng)的高性能導(dǎo)電桿。外徑①90，長(zhǎng)度534mm。固態(tài)焊工藝
參數(shù)，摩擦速度950rpm 1050rpm，摩擦壓力20MPa 25MPa，摩擦?xí)r間6s 8s。頂鍛
壓力85MPa 95MPa，頂鍛保壓時(shí)間4s 6s。在C200型摩擦焊機(jī)上，將接頭或?qū)w在旋
轉(zhuǎn)夾具中夾緊，將管體在移動(dòng)夾具中夾緊，由PLC控制焊接程序。 焊后檢測(cè)鍍銀層完好，焊接接頭電阻率8.8X10—8Q "m，拉伸強(qiáng)度301MPa。 實(shí)施例2 330KVA高壓電網(wǎng)的高性能導(dǎo)電桿。外徑①125，長(zhǎng)度762mm。固態(tài)焊工
藝參數(shù)，摩擦速度1000rpm 1100rpm，摩擦壓力18MPa 23MPa，摩擦?xí)r間7s 9s，頂
鍛壓力80MPa 90MPa，頂鍛保壓時(shí)間5a 7s。在C400型摩擦焊機(jī)上，將接頭或?qū)w在
旋轉(zhuǎn)夾具中夾緊，將管體在移動(dòng)夾具中夾緊，由PLC控制焊接程序。 焊后檢測(cè)鍍銀層完好，焊接接頭電阻率7. 8X10—8 Q m，拉伸強(qiáng)度295MPa。 實(shí)施例3 550KVA高壓電網(wǎng)的高性能導(dǎo)電桿。外徑①165，長(zhǎng)度1062mm，固態(tài)焊工
藝參數(shù)，摩擦速度1050rpm 1150rpm，摩擦壓力16MPa 20MPa，摩擦?xí)r間8s 10s，頂
鍛壓力75MPa 85MPa，頂鍛保壓時(shí)間6s 8s。在C600型摩擦焊機(jī)上，將接頭或?qū)w在
旋轉(zhuǎn)夾具中夾緊，將管體在移動(dòng)夾具中夾緊，由PLC控制焊接程序。 焊后檢測(cè)鍍銀層完好，焊接接頭電阻率6. 1X10—8 Q m，拉伸強(qiáng)度307MPa。
權(quán)利要求
高性能導(dǎo)電桿的固態(tài)焊接方法，是以旋轉(zhuǎn)和直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的焊件瞬間精準(zhǔn)交織時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)量矩和熱力耦合作為焊接能量的輸運(yùn)形式，確保鍛鋁LD2CS在不產(chǎn)生局部熔化的條件下實(shí)現(xiàn)焊接。包括以下步驟1)將接頭、導(dǎo)體和管體的兩端加工成管/管平對(duì)接形式，交將接頭和導(dǎo)體鍍銀。2)將接頭或?qū)w夾持在摩擦焊機(jī)旋轉(zhuǎn)夾具中，而將管體夾持在移動(dòng)夾具中。3)根據(jù)導(dǎo)電桿材料的熱物理參數(shù)和具體結(jié)構(gòu)尺寸，確定摩擦速度，摩擦壓力，摩擦加熱時(shí)間，頂鍛壓力及其保壓時(shí)間等固態(tài)焊接工藝參數(shù)，經(jīng)由PLC，將接頭或?qū)w與管體的一端焊接在一起。4)采用上述參數(shù)，將接頭或?qū)w與管體的另一端將接在一起。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高性能導(dǎo)電桿的固態(tài)焊接制造方法。使鍛鋁LD2CS焊接接頭的電阻率由熔化焊時(shí)的6.7×10-7Ω·m降低到8.1×10-8Ω·m左右，拉伸強(qiáng)度由186MPa提高到290MPa左右，焊接過(guò)程對(duì)鍍銀層無(wú)干涉。生產(chǎn)效率是MIG焊時(shí)的10～50倍。是以旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)焊件瞬間精準(zhǔn)交織所產(chǎn)生的動(dòng)量矩或熱力耦合作為焊接能量的形式，因而沒(méi)有其它能源和輔助材料消耗，沒(méi)有污染，是一優(yōu)質(zhì)高效節(jié)能環(huán)保的產(chǎn)業(yè)技術(shù)。高壓輸配電導(dǎo)電桿固態(tài)焊接的參數(shù)，摩擦速度950rpm～1150rpm，摩擦壓力16MPa～25MPa，摩擦?xí)r間6s～10s，頂鍛壓力75MPa～95MPa，保壓時(shí)間4s～8s，在摩擦焊機(jī)上，將導(dǎo)電桿的接頭或?qū)w在旋轉(zhuǎn)夾具中夾緊，將管體在移動(dòng)夾具中夾緊，由PLC實(shí)現(xiàn)先進(jìn)制造技術(shù)操作。
文檔編號(hào)B23K20/12GK101740987SQ20081023219
公開(kāi)日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2008年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月10日
發(fā)明者劉鋒, 朱玲, 王忠平, 程立宏 申請(qǐng)人:陜西博德機(jī)電裝備制造有限公司