[发明专利]一种预置接头的铜/钢复合材料连接方法

说明书

本发明公开的一种预置接头的铜/钢复合材料连接方法，具体操作步骤为：步骤1：铜钢预置接头的制备：利用电弧增材技术制备合理规格的铜钢复合焊缝，作为预置接头；步骤2：根据母材成分，选择相同成分的实心焊丝，采用熔化极气体保护焊，完成铜试板、钢试板与铜钢预置接头的焊接。本发明方法能够提高铜钢异种金属焊接接头的焊接质量及综合力学性能，为铜/钢异种金属的连接提供了一种全新的思路。

技术领域

本发明属于异种金属焊接技术领域，具体涉及一种预置接头的铜/钢复合材料连接方法。

背景技术

在工业制造领域，单一金属制备的焊接结构已经不能满足使用要求，因此，为了保证焊接结构的使用性能，多数情况下会利用复合材料代替单一材料，来满足经济效益和结构强度两方面的要求。在大型变压器油箱制造领域，几乎全部使用铜钢异种金属焊接，这种结构具有屏蔽外界磁场、增加散热速度、保证箱体强度等优势。

然而，铜钢异种金属的焊接难度较大。这是由于两种金属的物理化学性质相差较大，焊接时会产生未熔合、气孔、渗透裂纹等多种焊接缺陷。其中，钢侧形成的渗透裂纹会降低接头强度，随着时间的推移裂纹可能会扩展、延伸，从而贯穿整个焊接接头，造成焊接结构失效。因此，必须设计一种合理的接头过渡形式，选择合理的焊接工艺，尽可能预防铜钢焊接过程中产生的各种焊接缺陷，从而提高结构件的综合力学性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种预置接头的铜/钢复合材料连接方法，能够提高铜钢异种金属焊接接头的焊接质量及综合力学性能。

本发明所采用的技术方案是，一种预置接头的铜/钢复合材料连接方法，具体操作步骤为：

步骤1：铜钢预置接头的制备：利用电弧增材技术制备合理规格的铜钢复合焊缝，作为预置接头；

步骤2：根据母材成分，选择相同成分的实心焊丝，采用熔化极气体保护焊，完成铜试板、钢试板与铜钢预置接头的焊接。

本发明的特征还在于，

步骤1中，铜钢预置接头的制备材料为φ1.2mm的CHW50C6碳钢焊丝和S211硅青铜焊丝；铜钢预置接头的具体制备参数为：①钢侧：焊接电流为190～210A，焊接电压21～24V，焊接速度5～8mm/s，保护气体为：体积分数为90％Ar+体积分数为10％CO₂的混合气体，以上组分体积百分比之和为 100％，气体流量15～18L/min；②铜侧：焊接电流为210～240A，焊接电压 22～26V，焊接速度4～6mm/s，惰性保护气体为体积百分比为99.99％的纯氩气，流量为15～18L/min。

步骤1中，利用电弧增材技术制备的铜钢预置接头的规格为：长×宽×高＝100mm×5～8mm×5mm。

步骤2中，铜试板为T2-Y紫铜板材，钢试板为Q345B板材；铜、钢试板的规格均为：长×宽×高＝100mm×50mm×5mm。

步骤2中，采用的实心焊丝分别为S201紫铜焊丝、CHW50C6碳钢焊丝，焊丝规格均为φ1.2mm。

步骤2中，铜钢预置接头与试板的焊接工艺参数为：①Q345B试板与预置接头的焊接：焊接电流为200～225A，焊接电压22～25V，焊接速度5～8mm/s，保护气体为：体积分数为90％Ar+体积分数为10％CO₂的混合气体，以上组分体积百分比之和为100％，气体流量15～18L/min；②T2-Y紫铜试板与铜钢预置接头的焊接：焊接电流为220～245A，焊接电压23～27V，焊接速度 4～6mm/s，惰性保护气体为体积百分比为99.99％的纯氩气，流量为 15～18L/min。

本发明的有益效果是：

1.本发明方法采用预置接头代替传统焊缝，实现了异质焊接向同质焊接的转化，降低了焊接难度。