[发明专利]一种铝母材的原位自蔓延焊接修复方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝母材的焊接修复方法，尤其是涉及一种铝母材的原位自蔓延焊接修复方法。

背景技术

近年来，我国铝工业发展迅速，电解铝产量雄居世界首位，铝生产技术在许多方面达到或接近世界先进水平。在电解铝生产中，为提高铝的产量，铝电解槽的电流强度呈上升趋势，目前国内铝电解槽的电流强度己达350KA。如此大的直流电流使电解槽及其周围产生了直径达数米的强磁场，磁场强度经计算可达180高斯。铝母线在生产中常会意外损坏，焊接铝母线目前主要有两种方法：一种是用气焊进行焊接，但这种焊接方法只适用于焊接薄板，而且效率低下，在实际应用中有局限性，仅能用于铝软带的局部修补；另一种是降电流或停电后采用碳弧焊。降电流焊接依然受磁场的影响；短时停电不但造成电解铝产量减少、能耗大幅增加，还会增加有害气体排放，造成环境污染，而且落后的碳弧焊方法虽然速度相对较快，但是接头质量差，接头强度和导电性势必受到影响；当电解槽长时间停电，或是间歇性停电，由于热胀冷缩，即使采取了一定的保温措施，也会对电解槽内衬产生影响。其它一些焊接方法如磁场屏蔽下的熔化极钨极氩弧焊、熔铸焊接、激光焊都存在着上述的缺点，难以推广应用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种能避免强磁场干扰、提高焊接质量、降低劳动强度、操作简单迅速的一种铝母材的原位自蔓延焊接修复方法。

本发明通过如下方式实现：

一种铝母材的原位自蔓延焊接修复方法，其特征是：先配制自蔓延药剂，同时对铝母材的待焊部位进行清污、除油、去除氧化膜处理，然后在坡口面预先涂敷焊剂，根据坡口的形状和尺寸，用石墨作成带下孔的模具，并固定于坡口上部，用夹具将石墨板夹持于坡口左右两侧，与模具一起形成熔腔，并在模具底部敷设自熔塞，然后将自蔓延药剂倒入模具内，上面覆盖一层引火粉，母材预热一定温度后，点燃引火粉，实现铝母材的原位自蔓延快速焊接修复；

在所述模具的下出口部位设有石棉隔热层；

所述自蔓延药剂是由下述重量百分含量的原料搅拌均匀、充分混合而成：还原剂13-40％、金属氧化物20-55％、金属卤化物2-10％、金属添加物10-50％、稀土Ce或La或者二者的混合物0.05％-0.3％；

所述焊接前对铝母材的预热温度200℃-400℃；

所述还原剂为粒度为100目—300目的铝粉，所述金属氧化物为粒度100目的氧化铁、氧化铜、氧化锡或氧化锰粉、或它们中至少两种的混合物，所述金属卤化物为氟化钙、氟硅酸钠、或它们的混合物；

所述金属添加物为锡，其含量不低于10％；

所述金属添加物为铜，其含量不高于50％；

所述焊接熔腔由分别贴附于待焊坡口左右两侧的两块石墨板、固定于坡口上部的用石墨作成的带下孔的坩埚、外部用于卡紧的钢形成；

石墨坩埚底部的自熔塞为碗形铝片；

所述石棉隔热层为6—8毫米厚。

本发明有如下效果：

1)工艺方法独特：本发明提供的焊接方法将含有还原剂和金属氧化物的自蔓延反应药剂，放入位于焊口上部、底部带有自熔塞的石墨坩埚中，用引火粉点燃后，产生熔融的金属液流入下面的焊接型腔中，实现铝导线的原位快速焊接修复。

2)采用独特的自蔓延反应药剂实现高质量的焊接：本发明采用独特的自蔓延反应药剂，其是由还原剂、金属氧化物、金属卤化物、金属添加物、稀土混合而成，还原剂为粒度100目—300目的铝粉；金属氧化物为粒度100目的氧化铁、氧化铜、氧化锡或氧化锰粉或它们中至少两种的混合物。当金属氧化物为氧化铜时，金属添加物为锡，加入锡的目的是因为铝与氧化铜反应得到铜，而铜不能与铝直接焊合，所以可利用该铝热反应放出的热量加热锡，得到锡铜混合液，在助焊剂的作用下实现对铝母材的润湿和焊接。当金属氧化物为氧化锡时，金属添加物为铜，提高焊缝金属的导电性。在合金液中加入微量稀土元素，可以改善其金相组织，细化晶粒，去除气体和有害杂质，减少裂纹源，同时使电阻率下降，改善焊缝金属的导电性能。

3)焊接成本低、焊接工艺更合理、更安全和更可靠：本发明提供的焊接方法，焊接模具由石墨制造，可以反复使用，降低单次使用成本，焊接型腔由贴附于待焊坡口左右两侧的两块石墨板组成，用外部钢卡具卡紧，和模具下板一起构成形成密封并带放气孔的焊接型腔，使焊接工艺更合理、更安全和更可靠。

4)安全可靠：本发明提供的焊接方法，石墨模具底部采用碗形铝片作为自熔塞，当自蔓延铝热反应生成的金属液达到预定温度时自熔塞会自动熔化，通过金属液，避免了人工捣开与夹渣现象，不但提高焊接质量，而且安全性好。