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铜铝高低温摩擦焊焊接工艺——摩擦焊机厂家来为大家娓娓道来

铜-铝高温摩擦焊：

焊前先将铜件前端加工成锥角，铜、铝焊接表面用锉刀清理干净。在焊接过程中为了防止铝在接头处变形流失，以及铝、铜试件由于受压失去稳定而产生弯曲变形，采用模子对铜、铝进行封闭加压。

采用工艺规范焊接的接头，在静载拉伸时大多数都断于铝母材，并可以弯曲成180°角。这种接头成功地用于变电站户外多股设备铜端子和铝导线的连接。大型高温电炉的铜母线的面积为250×20=5000 mm2，铝母线的面积为250×30=7500 mm2。采用8个直径为30mm的铜-铝摩擦焊接头并联，做为过渡段，再用碳弧焊连接两头的铜-铜和铝-铝接头。这种摩擦焊-碳弧焊的大型铜-铝母线接头，在高温及冷却水的喷浇和腐蚀性物质的作用下，使用寿命超过了十年，比原来铜-铝碳弧焊接头的寿命（三个月）提高了四十多倍。

铜-铝高温摩擦焊接头，经得起静载的弯曲、拉伸试验和生产运行的考验。但是，在摩擦焊接机生产实践中，还要求铜-铝接头能经得起反复弯曲、冲压和锻压试验。为了扩大铜-铝摩擦焊的应用，常常要求把圆断面接头锻压成各种所需要的形状和尺寸，因此接头的锻压性能是非常重要的。可是在进行新的试验时，发现有接头脆断。

由铜-铝系平衡图指出，当铜中含铝量超过9.4%，和铝中含铜量超过5.9%时，由于其中含有大量的金属化合物（Cu9Al4,CuAl2等）而使合金变脆。铜-铝接头的脆断，主要是由于加热温度过高和加热时间过长，在接头中产生铜-铝脆性合金层所引起的。

按铜-铝摩擦焊接头脆断的特点，其原因分析如下：

在铜-铝摩接头的摩擦加热过程中，高速摩擦塑性变形层最初在铜-铝摩擦表面，以后过渡到铝材的内部，形成铝-铝的摩擦。表1中所用的焊接工艺规范，都可能使摩擦焊接表面的温度超过铜-铝共晶点548℃，达到铝的熔点660℃。这样的高温使接头中形成了大量的脆性组织，使接头产生脆断。

铜-铝高温摩擦焊是产生铜-铝脆性合金的根源，想要消除脆性合金层，要求必须改变焊接工艺。

铜-铝低温摩擦焊

低温摩擦焊工艺的特点是转速低，摩擦压力大，摩擦时间达到稳定摩擦阶段，顶锻压力大。为了增大后峰值摩擦扭矩、增加接头的变形量，用以破坏摩擦表面上的脆性合金薄层和氧化薄膜，摩擦加热结束主轴停车时通常不制动。焊前铜件前端无锥角。为了提高材料的塑性和改善焊接质量，焊前要对铜、铝进行退火，并仔细清理焊接表面上的油污和氧化膜。

接头直径Φ6～40mm的铜-铝低温摩擦焊接工艺规范见。试验证明，铜-铝低温摩擦焊接表面的温度低于548℃（共晶点），被控制在460℃~480℃附近。同时保证了铜-铝焊接表面充分的塑性变形。在铜-铝低温摩擦焊接头中没有脆性合金层，接头金属充分的塑性变形促进了铜-铝原子的扩散，提高了接头的焊接质量。

通过大量的试验证明，接头的机械性能和锻压性能十分良好。直径为10mm接头焊后的机械性能，焊后冷压变形量达50%以后的机械性能（试件2），为满足接头安装时焊接加热的需要，焊后经冷压再加热200℃、保温10min后的机械性能。接头的热稳定性试验结果和老化试验结果也都十分良好。为了防止接头在高温下工作产生脆性合金层，长期的工作温度不能超过200℃。