如何进行大截面组合铜板间和厚铜板及多层薄铜板间的TIG焊

    本例源于电解精炼车间水冷式15kA/75V硅整流设备至电解池间的直流组合铜母线焊接结构。要求焊接不变形，低压大电流输送时温升不超标，以及不发生火花、熔烧等现象。

   (1)组合铜母线结构

   1) 15kA组合铜母线是由10块10mm×100mm×4000mm厚铜板叠合，每隔一定距离（约500mm）以铜棒铆接成一个四方体，然后在叠合的两侧各加一块10mm×100mm×4000mm厚铜板，组成一个10mm×120mm×4000mm的导电铜母线，并焊牢其四角，如图7-14a所示。

    图7-14    组合铜母线结构

   a)母线横截面b）多层薄板与厚板对接

   2)10mm×100mm×4000mm厚铜板与60块0.2mm×100mm×500mm薄铜板以对接形式构成软接头，起缓冲电磁振动力作用，如图7-14b所示。

   (2)焊接性分析除纯铜固有焊接问题以外，导电铜母线四方体焊接问题在于结构刚度巨大，导致热裂纹敏感性和焊接变形超差问题；多层薄铜板与厚板对接的主要困难是两者熔化温度相差较大，在薄铜板已熔化时，电弧功率尚不足以使厚板侧熔化。此外，必须考虑到大电流所产生的电磁场共振作用，会导致金属疲劳，如存在焊接缺陷，就会导致母线破裂：至于厚薄铜板之间的软接头，所承受的载荷更加复杂，拉伸、压缩、弯曲、扭曲、疲劳一应俱全，对接头质量要求更高。

   (3)焊接方案设定经分析，只有TIG焊能够胜任，焊接材料则选用纯铜焊丝HS201，辅以气焊熔剂CJ301。预热温度以400~500℃为宜。

   (4)焊接工艺评定评定以如下焊接工艺进行：

   1)组合铜板导电母线焊接工艺：①焊接区以机械打磨，使之露出金属本色；②定位焊：应以夹具夹紧母线整体后方可定位焊，同一铜板导体两侧应对称进行。定位焊点间距200~250mm，焊长约20mm；③预热温度到400~500℃时，可边加焊粉边施焊。采用对称分段焊，即连续焊完同一侧的两段焊缝后，反过来立即焊接另一侧对称位置的两段焊缝。段长即定位焊点间距，每焊完组合母线一段四角的对称段为一焊接周期；④组合铜板导电母线100mm×120mm×4000mm的预热参数见表7-32，焊接参数见表7-33。

    表7-32    组合铜板导电母线100mm×120mm×4000mm的预热参数

    表7-33    组合铜板导电母线100mm×120mm×4000mm的焊接参数

   2)厚铜板与60块薄铜板对接焊焊接工艺：①焊接区须脱脂并以机械打磨，使之露出金属本色；②组装及焊接顺序：60块薄铜板叠齐后，在焊接位置前10mm以夹具夹紧，以薄铜板为基准进行平焊位置堆焊，焊高10~20mm（见图7-15）；③厚铜板侧开15°~20°X形坡口后与薄铜板组装并定位焊，定位焊点应在焊缝两端的正反面，焊长约20mm；④按图7-16所示进行正式焊，不需预热，焊接参数除氩气流量可减为8~12L/min，余同表7-33。

    图7-15    薄铜板堆焊示意图

    图7-16    多层薄板与厚板的对接接头

   a)侧面b）A向视图

   (5)产品焊接及结果评定  产品焊接工艺规程(WPS)完全按焊接工艺评定要求编制和实施。产品输电运行时进行了温升测试，在满负荷( 15kA/75V)运行时母线最高温度仅43℃，完全满足设计要求，且比非焊接结构的叠形母线节电达30%，表明工艺的可行性和先进性。

（部分原创文章应编辑稿费需求，每篇需要收取2元的稿费，如需查看全文请联系客服索取，谢谢理解！在线客服：）