一种寒冷环境下室外焊接铝母线的方法技术

本发明专利技术公开了一种寒冷环境下室外焊接铝母线的方法，首先根据所需焊接铝母线的量预测及准备一定质量的自蔓延焊剂，对准备焊接的铝母线截面进行清理紧贴在一起放在底座上，将底部带有通孔的石墨坩埚放置在铝母线上方并用易熔化的挡片挡住通孔处，随后依次加入自蔓延焊剂和火药粉，在粉末中插上引线，将电阻丝加热设备安放在石墨坩埚外围给石墨坩埚预热及保温，点燃引线使焊剂发生自蔓延反应对铝母线进行焊接，焊接结束后关闭电阻丝加热设备，待冷却至室温后撤下电阻丝加热设备以及石墨坩埚，去除焊渣并进行打磨以完成铝母线的焊接。本发明专利技术操作简单、工序少，便于携带，成本低廉，焊接质量好，安全可靠，可在寒冷的室外环境下焊接出高质量铝母线。

A Method of Outdoor Welding of Aluminum Bus in Cold Environment

The invention discloses a method for outdoor welding of aluminium buses in cold environment. Firstly, according to the quantity of required welding aluminium buses and the preparation of a certain quality self-propagating flux, the sections of the aluminium buses prepared for welding are cleaned and pressed together on the base, the graphite crucible with through holes at the bottom is placed above the aluminium buses, and the through holes are blocked by melting baffles. Secondly, self-propagating flux and powder are added, lead wire is inserted in powder, resistance wire heating equipment is placed outside graphite crucible to preheat and heat the graphite crucible, lead wire is ignited to make flux self-propagating reaction to weld aluminium busbar, resistance wire heating equipment is closed after welding, resistance wire heating equipment and graphite crucible are removed after cooling to room temperature, and welding slag is removed. Grinding to complete welding of aluminium busbar. The invention has the advantages of simple operation, few working procedures, easy portability, low cost, good welding quality, safety and reliability, and can weld high quality aluminium busbar in cold outdoor environment.

【技术实现步骤摘要】
一种寒冷环境下室外焊接铝母线的方法
本专利技术属于焊接
，涉及一种铝母线的焊接方法。具体涉及一种寒冷环境下室外焊接铝母线的方法。
技术介绍
每当冬至，中国以北的大部分地区室外温度将大幅降低。例如内蒙古的冬季漫长而寒冷，多数地区冷季长达5个月到半年之久。其中1月份最冷，月平均气温从南向北由零下10℃递减到零下32摄氏度。包头吉泰稀土铝业、通顺铝业等北方铝厂在这种恶劣的环境下进行室外焊接会严重影响铝母线的焊接质量。铝母线主要应用于电力行业，电力铝母线作为发电系统一部分，起着汇集、分配和传送电能的作用。其质量直接影响到能耗和生产效益。优质的电力铝母线焊接接口能很大程度地降低系统的电压降，从而大大节省能源消耗的费用。因此电力铝母线的焊接质量直接影响发电的效果和效率。然而，过低的室外温度会极大影响铝母线的焊接质量。因为在低温环境中，焊条燃烧合成反应产生的热量快速向周围空气中散失，焊接热效率低，焊接热量少，熔池温度低，出现未焊透、未熔合、焊缝短、焊道成形差等现象。同时也由于环境温度低，熔池冷却速度快，液态熔池存在时间短，结晶凝固快，使非金属成分和气体没有足够的时间从液态合金中上浮和溢出，渣液、气液分离不完全，形成夹渣、气孔等缺陷。此外，铝及铝合金具有线胀系数大特点，因此在焊接时易产生裂纹。基于这些问题，很多工程规定在恶劣环境下一律不允许室外焊接，这种做法会极大延误工期。另一方面，冬季是供电系统故障的多发期，为了尽快解决供电问题，室外焊接修复是必要的。自蔓延反应是一类一经引发即可快速自动扩展到整个反应空间的高温化学反应。将该原理应用在焊接上可在不依赖于电力的情况下，通过引燃焊剂发生的自发反应产生高温金属液体进行焊接。自蔓延焊接与传统处理方法相比，工序少、工艺简单、升降温速度快，夹杂少，冶金结合质量好，成本低廉。且一经引燃可自发快速进行，无需对其进一步提供任何能量，十分适合于室外焊接。事实上，为了很好地实现室外焊接，一方面要考虑焊接方法是否适合室外进行，另一方面要考虑室外环境温度对焊接的影响。以目前可查阅的专利资料来看并没有十分完好的同时符合以上两个方面的方案。如专利CN102126072A中专利技术了一种水平敷设大截面铝母线焊接施工方法，该方法使用MIG焊接，使填充焊接材料和焊丝同时在熔池结晶槽内冷却成形，提高焊接效率，减少焊接变形和热裂纹。但该方法的设备以及操作复杂，所需电源功率大，不适合于室外焊接。专利CN102151937A提出一种原位合成金属基复合材料堆焊层的自蔓延高温合成方法，但其并没有考虑环境温度对于焊接的影响。专利CN103317226A采用自蔓延技术，将母材以及坩埚进行预热。然而按照传统的气体加热或火焰加热方法不仅加热不均匀，存在安全隐患且无法持续进行加热，导致焊接冷却速度过快，焊接质量差。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于实现一种适合于室外的焊接方法并克服寒冷环境对焊接质量产生的影响。为了解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种寒冷环境下室外焊接铝母线的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、根据所需焊接铝母线的量准备一定质量的自蔓延焊剂，对准备焊接的铝母线截面进行清理，将清理后的铝母线待焊接部位紧贴在一起放置在底座上；步骤二、将底部通孔的坩埚固定放置在铝母线上方，使其通孔对准铝母线待焊截面的缝隙并利用夹具将坩埚固定；步骤三、将易熔化的挡片贴在坩埚内部通孔处，随后依次加入适量的自蔓延焊剂以及火药粉，在自蔓延焊剂以及火药粉末中插上引燃用的引线；步骤四、将加热设备安放在坩埚外围，利用加热设备对坩埚进行加热达到所需温度；步骤五、点燃引线使焊剂发生自蔓延反应，反应后产生的熔液会熔化坩埚通孔处的挡片并随通孔流入铝母线缝隙之中进行焊接；步骤六、焊接结束后关闭加热设备，待冷却至室温后撤下加热设备以及坩埚，去除焊渣并进行打磨以完成室外铝母线的焊接。作为优选，所述自蔓延焊剂的组分如下：铝粉34％～42％；氧化锡32％～38％；铝铜合金3％～7％；氧化镁2％～3％；硫酸锌12％～17％；硅粉3％～8％；硼粉1％～3％；氟化钙4.5％～6％。作为优选，所述的坩埚为通孔石墨坩埚，直径为0.2～1m。作为优选，在步骤四中，所需温度为30-60度。作为优选，所述加热设备为电阻丝加热设备，其包括加热筒体和电阻丝，所述加热筒体底部设有至少三个支脚，所述电阻丝设于加热筒体内壁，所述加热筒体内径大于坩埚外径。作为优选，所述加热设备设有温控装置，所述温控装置包括设于加热筒体内的温度传感器和控制器，通过温控装置设定加热筒体内恒定温度。作为优选，所述电阻丝材料为0Cr25Al5铁铬铝合金。作为优选，所述电阻丝加热设备内壁分别设有4组电阻丝，每组电阻丝加热功率为1500～3000W。作为优选，所用电阻丝加热设备的加热筒体内壁喷涂石墨烯涂层。作为优选，所述自蔓延焊剂的粉末细度为150～375目。一种自蔓延焊剂，所述自蔓延焊剂的组分如下：铝粉34％～42％；氧化锡32％～38％；铝铜合金3％～7％；氧化镁2％～3％；硫酸锌12％～17％；硅粉3％～8％；硼粉1％～3％；氟化钙4.5％～6％。本专利技术具有如下有益效果：本专利技术所用焊剂反应稳定，成本低廉。焊剂中加入的硅、铝、氟化钙等组分能减少夹渣，提高焊接质量。本专利技术以自蔓延高温合成反应的放热为焊接热源，以反应生成的金属产物为填料，在无电、无气条件下实现金属结构的焊接。反应速度快，操作简单，工作人员只需点燃引线即可实现自动焊接，且无需携带大型设备。此外，焊剂中加入的硫酸锌具有分解时产生大量热量的特点，可进一步促进自蔓延反应的发生。采用电阻丝加热设备，一方面由于在设备内壁均匀分布电阻丝，可使母材及坩埚在焊接过程中受热均匀。均匀的受热不仅可以有效提高焊接质量，也可防止局部温度过高而产生的安全隐患。另一方面，本设备无需人工操作自动加热，具有在发生强烈的焊接反应过程中仍可持续加热的优点。该优点同时解决了焊接冷却速度过快和操作人员人身安全的问题。此外电阻丝加热设备不仅在达到理想加热保温效果前提下选取成本低廉且功耗较低的电阻丝，而且在设备内壁喷涂了石墨烯涂层。由于石墨烯本身导热能力强，且比表面积很大，可充分填充于基材之中，增大其散热表面，所以该涂层导热能力十分突出。早期已有部分加热设备使用该涂层且效果良好。综上所述本专利技术操作简单、工序少，便于携带，成本低廉，焊接质量好，安全可靠，焊接效果不受环境温度的影响，可充分实现寒冷情况下的室外焊接。附图说明图1为本专利技术焊接过程中所用的电阻丝加热设备示意图。图2为本专利技术焊接过程中所用的坩埚安装示意图。1-钢制外壳，2-电阻丝，3-温控装置，4-钢制内壁，5-引线，6-火药粉，7-石墨坩埚，8-自蔓延焊剂，9-挡片，10-支脚。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行举例说明。如图1所示，本专利技术进行寒冷环境下室外焊接铝母线采样的加热设备，所述加热设备为电阻丝加热设备，其包括加热筒体和电阻丝2，所述加热筒体底部设有至少三个支脚10，所述电阻丝2设于加热筒体内壁，所述加热筒体内径大于坩埚外径，加热筒体为钢制成包括钢制外壳1和钢制内壁4。所述加热设备还设有温控装置3，所述温控装置3包括设于加热筒体内的温度传感器和控制器，通过温控装置3设定加热筒体内恒定温度，在加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种寒冷环境下室外焊接铝母线的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、根据所需焊接铝母线的量准备一定质量的自蔓延焊剂，对准备焊接的铝母线截面进行清理，将清理后的铝母线待焊接部位紧贴在一起放置在底座上；步骤二、将底部通孔的坩埚固定放置在铝母线上方，使其通孔对准铝母线待焊截面的缝隙并利用夹具将坩埚固定；步骤三、将易熔化的挡片贴在坩埚内部通孔处，随后依次加入适量的自蔓延焊剂以及火药粉，在自蔓延焊剂以及火药粉末中插上引燃用的引线；步骤四、将加热设备安放在坩埚外围，利用加热设备对坩埚进行加热达到所需温度；步骤五、点燃引线使焊剂发生自蔓延反应，反应后产生的熔液会熔化坩埚通孔处的挡片并随通孔流入铝母线缝隙之中进行焊接；步骤六、焊接结束后关闭加热设备，待冷却至室温后撤下加热设备以及坩埚，去除焊渣并进行打磨以完成室外铝母线的焊接。

【技术特征摘要】
1.一种寒冷环境下室外焊接铝母线的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、根据所需焊接铝母线的量准备一定质量的自蔓延焊剂，对准备焊接的铝母线截面进行清理，将清理后的铝母线待焊接部位紧贴在一起放置在底座上；步骤二、将底部通孔的坩埚固定放置在铝母线上方，使其通孔对准铝母线待焊截面的缝隙并利用夹具将坩埚固定；步骤三、将易熔化的挡片贴在坩埚内部通孔处，随后依次加入适量的自蔓延焊剂以及火药粉，在自蔓延焊剂以及火药粉末中插上引燃用的引线；步骤四、将加热设备安放在坩埚外围，利用加热设备对坩埚进行加热达到所需温度；步骤五、点燃引线使焊剂发生自蔓延反应，反应后产生的熔液会熔化坩埚通孔处的挡片并随通孔流入铝母线缝隙之中进行焊接；步骤六、焊接结束后关闭加热设备，待冷却至室温后撤下加热设备以及坩埚，去除焊渣并进行打磨以完成室外铝母线的焊接。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述自蔓延焊剂的组分如下：铝粉34％～42％；氧化锡32％～38％；铝铜合金3％～7％；氧化镁2％～3％；硫酸锌12％～17％；硅粉3％～8％；硼粉1％～3％；氟化钙4.5％～6％。3.如权利要求1所述的方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：张国栋，朱龙强，刘延东，龚卓，周怡成，王麒瑜，薛龙建，杨兵，梅青松，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42