1. Gambaran Umum
Alasan untuk pengelasan tembaga dan aluminium adalah untuk mengurangi biaya dan mengurangi berat, karena kepadatan aluminium sekitar 1/3 dari tembaga, dan harganya sekitar 1/5 dari tembaga, sehingga aluminium digunakan sebagai pengganti tembaga dalam banyak kesempatan, terutama Ini adalah industri tenaga listrik, dan pengelasan tembaga-aluminium juga telah muncul.
Namun, permukaan tembaga dan aluminium sangat mudah teroksidasi, terutama lapisan oksida aluminium yang sangat kuat, tahan terhadap suhu tinggi (titik leleh hingga 2050 derajat C), dan memiliki resistansi yang besar. Jika mesin terhubung, kontak kontak tidak stabil selama operasi daya, dan sering terjadi asap. , fenomena ledakan, mudah menyebabkan konsekuensi serius seperti kebakaran.
Secara umum, pengelasan tembaga-aluminium dapat berupa pengelasan fusi, pengelasan tekanan, dan penyolderan.
2, kesulitan pengelasan tembaga-aluminium
1. Pengelasan tembaga dan aluminium termasuk jenis pengelasan logam tak sejenis (non-ferrous), yang jauh lebih sulit dibandingkan pengelasan tembaga-tembaga dan aluminium-aluminium.
2. Tembaga dan aluminium mudah teroksidasi. Selama proses pengelasan, terbentuk oksida dengan titik leleh tinggi yang menyulitkan logam las untuk menyatu secara sempurna sehingga menyulitkan pengelasan.
3. Sambungan las tembaga dan aluminium bersifat getas dan rentan retak. Selama pengelasan fusi tembaga dan aluminium, eutektik seperti CuAl2 mudah terbentuk di las dekat sisi tembaga, yang terdistribusi dekat batas butir dan rentan terhadap retak antar butir.
4. Titik lebur tembaga dan aluminium sangat berbeda. Dalam pengelasan fusi, tembaga tetap padat saat aluminium dicairkan. Saat tembaga dicairkan, aluminium telah meleleh banyak, yang meningkatkan kesulitan pengelasan.
5. Sambungan las rentan terhadap porositas. Karena konduktivitas termal tembaga dan aluminium yang baik, logam dalam kolam cair mengkristal dengan cepat selama pengelasan, dan gas reaksi metalurgi pada suhu tinggi tidak punya waktu untuk keluar, sehingga terbentuk pori-pori.
3. Pengenalan metode pengelasan tembaga dan aluminium
1) Pengelasan TIG
① Persiapan sebelum pengelasan: a Bersihkan permukaan las tembaga dan aluminium. b. Bevel bagian yang dibrazing, dan tentukan bentuk alur sesuai dengan prinsip meningkatkan luas las sisi tembaga dan kandungan tembaga dalam las sebanyak mungkin. Umumnya, alur berbentuk U digunakan, dan sisi aluminium tidak boleh beralur. c Bahan las adalah Ag65Cu20Zn15, Q203, ER4043. d Satu set mesin las WES315 dan peralatan oksigen-asetilen.
②Operasi pengelasan: a. Pasang dan kencangkan las tembaga dan aluminium untuk mencegah deformasi dan perpindahan selama pemanasan dan pengelasan. b Pertama-tama, solder lapisan solder perak tinggi (sekitar 1 mm) pada sisi tembaga dengan api oksigen-asetilen.
c Gunakan kawat las aluminium-silikon untuk pengelasan busur argon saat masih panas; selama proses pengelasan, pusat busur tungsten menyimpang ke sisi las aluminium (ini berbeda dengan busur tungsten argon langsung dari tembaga dan aluminium!);
Ideologi yang mendasari operasi proses pengelasannya: yang pertama adalah meminimalkan kandungan tembaga dalam lasan, dan yang kedua adalah mencoba mematri sisi tembaga dan mengelas sisi aluminium.
d Sudut kemiringan antara obor las dan benda kerja biasanya 75~85º, 90º saat memulai busur, dan kemudian pertahankan sudut kemiringan normal (bias ke sisi aluminium).
e Panjang busur tungsten umumnya sekitar 5 mm, dan semakin tipis lasan, semakin pendek panjang busur.
f Letakkan kawat las aluminium yang terisi di tepi kolam cair, dan sudut antara potongan las dan hasil las kurang dari 15º. Ujung kawat tidak boleh bersentuhan dengan kolam cair, tetapi harus selalu berada dalam kisaran perlindungan argon. Jangan mengangkat kawat las aluminium terlalu tinggi atau pada sudut kemiringan. terlalu besar.
g Kawat las aluminium pengisi harus dipanaskan terlebih dahulu pada sisi busur, lalu dimasukkan ke tengah busur agar menyatu dengan matriks guna menghindari bagian besar dari kawat las aluminium.
h Jika elektroda tungsten menempel pada lasan, jangan terburu-buru mengangkat obor las saat ini, sebaiknya lepaskan sakelar kontrol terlebih dahulu, lalu goyangkan obor las perlahan-lahan agar elektroda tungsten terpisah dari lasan, jika tidak, elektroda tungsten akan mudah patah.
i Apabila pada ujung kepala las busur argon terjadi cacat seperti kawah, retakan dan keruntuhan, maka jumlah pengisian kawat las pada ujung kepala las busur argon harus ditambah secara tepat, dan teknologi las busur argon harus ditingkatkan pada masa damai.
③ Giling sesuai persyaratan teknis setelah pengelasan.
2) Pengelasan busur terendam
① Umumnya, sisi tembaga miring (biasanya berbentuk U), dan sisi aluminium tidak miring.
② Selama pengelasan busur terendam, busur harus mengarah ke sisi aluminium, dan jarak offset optimal adalah 5~7mm.
③ Unsur-unsur seperti Si, Zn, Ag, Sn harus ditambahkan dengan tepat pada las.
④Contoh parameter pengelasan: ketebalan pelat tembaga dan aluminium adalah 10mm; ketika diameter lurus pengelasan aluminium adalah ø2,5, dan materialnya adalah SAl2, arus pengelasan adalah 400~420A, tegangan pengelasan adalah 38~39V, dan kecepatan pengelasan adalah 0,58cm/s.
3) Pengelasan cepat elektronik
Untuk menghindari pengelasan berkas elektron langsung, fase θ dari struktur eutektik CuAl2 dibentuk pada sambungan setelah pengelasan dan sejumlah besar fase η dan ditambahkan untuk membuat logam las menjadi keras dan getas. Ag biasanya digunakan sebagai lapisan paduan antara. Larutan padat yang dapat larut bersama terbentuk, sehingga sambungan yang baik diperoleh dengan pengelasan dengan ketebalan sekitar 1 mm Ag sebagai lapisan antara.
4) Pengelasan kilat pada tembaga dan aluminium
①Persiapan pra-pengelasan: a. Pemrosesan las tembaga-aluminium harus presisi dan bentuknya lurus. b. Bersihkan kotoran dan oksida permukaan. c. Perlakuan anil pada bagian las tembaga dan aluminium (bagian tembaga pada suhu 600~650 derajat, pengawetan panas selama 40~60 menit, pendinginan dalam air. Bagian aluminium pada suhu 400~450 derajat, pengawetan panas selama 40~60 menit, pendinginan udara) untuk mengurangi kekerasan, meningkatkan plastisitas, dan memperbaiki kualitas sambungan las.
②Pengelasan flash butt dapat mengeluarkan senyawa intermetalik yang rapuh dari sambungan, menyebabkan deformasi plastik yang besar pada permukaan kontak, dan memperoleh sambungan yang lebih baik, yang merupakan salah satu metode penting pengelasan tembaga-aluminium.
③Contoh pemilihan parameter mesin las flash butt (menggunakan tipe LQ{{0}}): permukaan las butt bagian las tembaga dan aluminium 6×60mm²; panjang ekstensi Cu29mm, Al17mm; tekanan fixture 0,44MPa; tekanan upsetting 0,29MPa; waktu pembakaran 4,1 detik; waktu upsetting langsung 1/50 detik; sudut cam 270º.
5) Pengelasan gesekan
①Pengelasan gesekan suhu rendah (metode pengelasan gesekan arus utama saat ini):
a Ini untuk mengendalikan suhu permukaan gesekan di bawah suhu titik eutektik tembaga-aluminium sebesar 548 derajat, yaitu, untuk menyelesaikan pengelasan gesekan tembaga-aluminium dalam kisaran suhu 460~480 derajat. Kisaran suhu ini adalah kisaran terbaik, dan pengelasan tembaga-aluminium yang memuaskan dapat diperoleh. konektor. Ini termasuk pengelasan tekanan semi-panas, dan tekanan gangguan yang diperlukan per satuan luas lebih kecil daripada pengelasan tekanan dingin, tetapi lebih besar daripada pengelasan flash butt.
b Contoh pemilihan parameter teknis pengelasan gesekan suhu rendah: diameter las tembaga dan aluminium ø10; kecepatan 450r/menit; waktu gesekan 6 detik; tekanan pengacauan 392MPa; waktu pemeliharaan 2 detik; 12,6cm/menit; tekanan awal pra-pengelasan 490~588N; tekanan gesekan 166~196MPa.
②Pengelasan gesek suhu tinggi: a Selama pengelasan gesek suhu tinggi, kecepatan linier putar dapat mencapai 0.58m/s, dan suhu permukaan kontak dapat mencapai titik leleh aluminium (660 derajat), yang sepenuhnya melebihi suhu eutektik tembaga-aluminium (548 derajat). Pada suhu ini, atom tembaga dan aluminium mengalami reaksi difusi satu sama lain, yang dapat membentuk sambungan las yang baik.
b Persiapan sebelum pengelasan: Proses permukaan ujung tembaga menjadi sudut tirus 90º; bakar las tembaga dan aluminium; bersihkan setelah anil.
c. Contoh pemilihan parameter teknis pengelasan gesek suhu tinggi: diameter las tembaga-aluminium ø10mm; kecepatan putar r/min; kecepatan linier cincin luar 0,71m/s; tekanan gesek tumpuan 147MPa; sudut poros tembaga 60º.
6) Pengelasan tekanan dingin
Inti dari pengelasan tekanan dingin adalah menggunakan benda kerja yang akan dilas pada suhu ruangan untuk menghasilkan deformasi plastik, mengeluarkan lapisan oksida pada permukaan kontak benda kerja dari las, sehingga atom logam di antara antarmuka mencapai jarak tarikan interatomik, disertai dengan difusi interatomik, menciptakan hubungan yang kuat antara atom. Terutama cocok untuk pengelasan tembaga dan aluminium pada bagian kecil dan sedang.
①Pengelasan tumpul tembaga dan aluminium:
Pengelasan tekan dingin dilakukan pada suhu ruangan tanpa sumber pemanas eksternal, struktur logam tidak mengalami rekristalisasi dan pelunakan anil, kekuatan sambungan tidak lebih rendah dari logam dasar, dan luas penampang sambungan berada dalam kisaran 1~1000mm². Trafo, kabel udara, dll.
b. Contoh pemilihan parameter teknis untuk pengelasan tekan dingin ujung tembaga-aluminium: pemanasan sebelum pengelasan; diameter lurus las tembaga-aluminium ø10mm; panjang tonjolan setiap las: tembaga 10mm, aluminium 10mm; penempaan yang mengganggu 3 kali; tekanan yang mengganggu 333MPa.
②Pengelasan pangkuan tembaga dan aluminium:
a) Pengelasan tekan dingin dalam bentuk pelat-pelat, kawat-kawat, kawat-pelat, kawat-foil, pelat-foil, dsb. dari bahan plastik tembaga dan aluminium, bentuk sambungan terbaik adalah sambungan tumpang tindih. Pengelasan titik dingin dapat dilakukan dengan cara yang sama seperti pengelasan titik resistansi.
Bentuk penekan sambungan solder adalah lingkaran: d=(1~2)δ; persegi panjang: a=(1~2)δ, b=5~6a.
Dalam pengelasan multi-titik, distribusinya harus bertahap, dan jarak antara pusat titik pengelasan harus lebih besar dari 2d.
b. Contoh pemilihan parameter teknis untuk pengelasan tekanan dingin pada sambungan menara tembaga dan aluminium: ukuran las 40×4mm²; panjang tumpang tindih 70mm; jumlah sambungan solder 6; diameter titik tekan Al ø7, Cu ø8; panjang total indentor Al 30mm, Cu 55mm; jarak titik pusat 10mm; tekanan 235MPa.
7) Pengelasan penyimpanan energi kapasitor
①Pengelasan penyimpanan energi kapasitif adalah bentuk khusus pengelasan resistansi, yang termasuk dalam pengelasan fase padat. Inti dari pengelasan penyimpanan energi adalah menyimpan energi dalam bentuk tertentu terlebih dahulu, dan kemudian melepaskannya melalui pengelasan dalam waktu yang sangat singkat, secara instan menghasilkan sejumlah besar energi termal pada sambungan, dan pada saat yang sama membentuk sambungan las di bawah ekstrusi cepat. Konduktivitas listrik dan konduktivitas termal tembaga dan aluminium sangat baik, dan spesifikasi kuat arus tinggi dan waktu singkat harus diadopsi saat pengelasan. Pengelasan penyimpanan energi kapasitor sangat cocok untuk pengelasan kabel tembaga dan aluminium penampang kecil. Ini adalah metode yang ideal untuk pengelasan kabel tembaga dan aluminium saat ini, tetapi parameter prosesnya dapat disesuaikan dalam kisaran yang sempit, sehingga perlu untuk secara ketat mengikuti parameter proses pengelasan sebelum pengelasan. Menghasilkan sambungan las tembaga-aluminium berkualitas tinggi.
②Contoh pemilihan parameter proses pengelasan penyimpanan energi kapasitor untuk kawat tipis tembaga dan aluminium: diameter kawat Alø1,81, Cuø1,56; kapasitansi 8000uF; tegangan pengelasan 190~210V; panjang ekstensi Al2,5 mm, Cu2,0 mm; tekanan pengacauan 608MPa; Gaya penjepit 2650N; Rasio transformator 60:1.
8) Pengelasan Difusi Vakum
①Pengelasan difusi vakum terutama digunakan untuk membuat sambungan tembaga-aluminium pada peralatan pendingin dan peralatan listrik. Parameter prosesnya dikontrol dengan sangat ketat, dan kualitasnya lebih stabil daripada pengelasan fusi, pengelasan penyolderan, dan pengelasan flash butt.
②Sebelum pengelasan, permukaan las tembaga-aluminium harus benar-benar ditambahkan, digiling, dipoles ulang, dan dibersihkan, sehingga penggaris menjadi halus dan bebas dari kotoran apa pun. Pelat tembaga dan aluminium ditumpuk dan dimasukkan ke dalam ruang vakum. Faktor-faktor yang memengaruhi pengelasan difusi vakum tembaga dan aluminium adalah: suhu pemanasan; tekanan pengelasan; waktu penahanan; derajat vakum; kualitas permukaan bagian pengelasan, dll.
③Contoh pemilihan parameter teknis pengelasan difusi vakum tembaga dan aluminium: saat pengelasan difusi vakum tembaga dan paduan aluminium keras ZAl2 dengan ketebalan 0.2~0.5mm dilakukan, suhu pemanasannya adalah 480~500 derajat; waktu penahanannya adalah 10 menit; tekanannya adalah 4,9~9,8MPa; derajat vakumnya 1,33×10－²~1×10－³Pa.
9) Mematri
①Pematrian suhu sedang dan rendah
Pengelasan awal: pilih HL501 (Zn58Sn40Cu2), spesifikasi komersial umum adalah batang cor 5×20×350mm³, metode pengelasan sangat sederhana, lasan tembaga-aluminium dipanaskan hingga sekitar 300 derajat, tanpa fluks apa pun, cobalah untuk mengikis lasan, jika solder tidak meleleh, teruskan pemanasan hingga solder mengisi jahitan setelah pengikisan.
BM51+M51-F: Suhu penyolderan untuk solder dan fluks jenis ini sangat rendah, yakni 179 derajat. Solder tidak dapat dipanaskan secara langsung selama pengelasan. Lasan tembaga-aluminium harus dipanaskan, dan panas las digunakan untuk melelehkan solder. Tersedia alat pemanas: Setrika solder listrik, pistol udara panas, pistol semprot gas cair, obor minyak tanah, obor bensin, obor oksigen-asetilen, dll.
Brazing celup C: logam pengisi brazing (Zn96~98%Pb2~4%), fluksnya adalah damar (C20H30O2) dan sari gosok anhidrat (rasio lebih besar dari 1), metode pengelasan: sambungan tembaga-aluminium dilapisi dengan larutan alkohol damar. Celupkan cepat ke dalam material brazing pada suhu sekitar 440 derajat untuk brazing.
D WE CuAl-Q303: Material las ini adalah kawat las tembaga-aluminium berinti fluks. Suhu penyolderan sekitar 400 derajat. Material ini memiliki bubuk penyolderan dan fluks organik non-korosif sendiri. Bubuk penyolderan meleleh bersama pelapis logam, dan akan cepat memecah logam tembaga dan aluminium. Lapisan oksida permukaan dan tegangan permukaan logam dapat mencegah oksidasi ulang. Permukaan logam dibasahi oleh bubuk solder, sehingga solder dapat mengisi seluruh lapisan las melalui aksi kapiler. Pengoperasiannya sederhana, dan umumnya tidak perlu dibersihkan setelah pengelasan.
E Pengenalan material las lainnya: WE53+WE53-F merupakan kawat las berinti padat dengan fluks, dan suhu penyolderan sekitar 400 derajat; XR-FC22, XR-FC0215, ER15, E9802, FR301, dsb. merupakan kawat las berinti fluks, yang lebih mudah digunakan.
②, penyolderan vakum suhu tinggi
solder: AlSi12
b Persiapan sebelum pengelasan: Tekan logam pengisi brazing berfilamen menjadi lembaran berbentuk belakang setebal 0.5~1mm; bersihkan bagian pengelasan tembaga, aluminium, dan logam pengisi brazing.
C Perakitan: Gunakan pelat baja tahan karat untuk merakit dan menjepit dalam urutan aluminium-solder-tembaga, dan letakkan secara berlapis-lapis.
D brazing tungku: mulai vakum setelah memasuki tungku; ketika derajat vakum mencapai 10-²Pa, mulai alat pemanas; laju pemanasan adalah 10~20 derajat/menit, pertahankan pada 150 derajat selama 5 menit, 350 derajat dan 540 derajat selama 5 menit masing-masing, Kemudian terus panaskan hingga 624 derajat, pertahankan suhu selama 6 menit dan kemudian dinginkan; dinginkan hingga di bawah 600 derajat, matikan alat pemanas, dinginkan hingga di bawah 450 derajat, isi dengan nitrogen untuk mempercepat laju pendinginan, dan kemudian buka pintu tungku setelah pendinginan hingga di bawah 100 derajat.
10) Metode pengelasan lainnya
Selain metode pengelasan tembaga dan aluminium di atas, pengelasan eksplosif, pengelasan ultrasonik, dll. juga dapat digunakan.
