昆明市特種作業(yè)焊工證培訓(xùn)：銅與鋁的焊接技術(shù)技巧！
云南省焊工證培訓(xùn)報(bào)考流程（2022年）
焊工操作證：
焊工是一種技術(shù)型工種，從事焊工必須持上崗證工作，上崗證每三年一審核。一人一證持證上崗。上崗證的主要作用：正確的操作，安全生產(chǎn)。（焊工上崗證以應(yīng)急管理部頒發(fā)的特種作業(yè)證書(shū)為準(zhǔn)）
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特種設(shè)備焊接作業(yè)證：
進(jìn)行鍋爐等壓力容器的焊接工作則需考取壓力容器焊接許可證，壓力容器焊接許可證由市場(chǎng)監(jiān)督管理局（原質(zhì)監(jiān)局）頒發(fā)證書(shū)。
銅與鋁的焊接技術(shù)技巧！
一、概述
銅與鋁焊接（copper and aluminun welding）的原因是為了降低成本、減輕重量，因?yàn)殇X的密度是銅的1/3左右，價(jià)格是銅的1/5左右，所以好多場(chǎng)合以鋁代銅，特別是電力行業(yè)，也就出現(xiàn)了銅鋁焊接。
但銅鋁表面都極易氧化，特別是鋁的氧化膜十分牢固，耐高溫（熔點(diǎn)達(dá)2050℃），并且電阻很大，如果機(jī)城連接，在電力運(yùn)行時(shí)接點(diǎn)接觸不穩(wěn)定，常會(huì)發(fā)生冒煙，爆斷現(xiàn)象，易造成火災(zāi)等嚴(yán)重后果。
總的來(lái)說(shuō)，銅鋁焊接可采用熔焊、壓焊和釬焊。
二、銅鋁焊接的難點(diǎn)
1，銅與鋁的焊接屬于異種金屬（有色）焊接，這要比銅－銅、鋁－鋁焊焊困難得多。
2，銅、鋁都易被氧化，在焊接過(guò)程中生成高熔點(diǎn)的氧化物，使焊縫金屬難以完全熔合，給施焊帶來(lái)困難。
3，銅與鋁的焊接接頭脆性大，易產(chǎn)生裂紋，在銅與鋁的熔焊時(shí)，近銅側(cè)的焊縫中很容易形CuAl2等共晶，分布于晶界附近，易產(chǎn)生晶間裂紋。
4，銅與鋁的熔點(diǎn)相差大，在熔焊中，鋁熔化時(shí)銅卻保持固體狀態(tài)，當(dāng)銅熔化時(shí)，鋁已熔化很多了，增加焊接難度。
5，焊縫易產(chǎn)生氣孔，由于銅與鋁的導(dǎo)熱性都很好，焊接時(shí)熔池池金屬結(jié)晶快，高溫時(shí)的治金反應(yīng)氣體來(lái)不及逸出，故而產(chǎn)生氣孔。
三、銅與鋁的焊接方法介紹
1、氬弧焊
①焊前準(zhǔn)備：a將銅與鋁的焊件表面清理干凈。b將銅焊件開(kāi)坡口，按照增加銅側(cè)焊縫面積和焊縫中銅含量盡量少的原則確定坡口形式，一般采U形坡口，鋁側(cè)可不開(kāi)坡口。c焊材有Ag65Cu20Zn15、Q203、ER4043。d焊機(jī)WES315、氧－乙炔設(shè)備一套。
②施焊操作：a將銅、鋁焊件組裝固定好，防止加熱、焊接過(guò)程中變形、移位。b先在銅側(cè)用氧－乙炔火焰釬焊一層高銀釬料（約1mm）。
c趁熱用鋁硅焊絲進(jìn)行氬弧焊；在焊接過(guò)程中，鎢極電弧中心偏向鋁焊件一側(cè)（這點(diǎn)與銅鋁直接鎢極氬弧不同！）；
其焊接工藝操作指導(dǎo)思想：一是盡量減少銅在焊縫中的含量，二是盡量在銅側(cè)是釬焊而在鋁側(cè)是熔焊。
d焊槍與工件間的傾角通常為75~85o，起弧時(shí)90o，隨后保持正常傾角（偏向鋁側(cè)）。
e鎢極電弧長(zhǎng)度般為5mm左右，焊件越薄電弧長(zhǎng)度越短。
f將填充的鋁焊絲放在溶池的邊沿，與焊件夾角小于15o，絲端不能與熔池接觸，但應(yīng)始終處在氬氣保護(hù)范圍內(nèi)，切忌將鋁焊絲抬得很高或傾角太大。
g填充鋁焊絲應(yīng)在電弧側(cè)進(jìn)行必要預(yù)熱，然后送入電弧中心與基體熔合，避免鋁焊絲的大段熔填。
h假如鎢極與焊件粘住，這時(shí)不要急于提起焊槍，應(yīng)先放開(kāi)控制開(kāi)關(guān)，然后輕輕搖動(dòng)焊槍，使鎢極脫離焊件，否則容易把鎢極折斷。
i氬弧焊接頭收尾處出現(xiàn)弧坑、裂紋和塌陷等缺陷時(shí)，應(yīng)在收尾時(shí)適當(dāng)增加焊絲的填充量，在平時(shí)多練提高氬弧焊技術(shù)。
③焊后修磨到技術(shù)要求。
2、埋弧焊
①一般銅一側(cè)開(kāi)坡口（通常U型），鋁一側(cè)不開(kāi)坡口。
②埋弧焊時(shí)，電弧應(yīng)指向鋁一側(cè)，最佳偏移距離為5~7mm。
③在焊縫中應(yīng)適當(dāng)加入Si、Zn、Ag、Sn等元素。
④焊接參數(shù)舉例：銅鋁板厚10mm；鋁焊直經(jīng)ø2.5，材質(zhì)為SAl2時(shí)，焊接電流為400~420A，焊接電壓為38~39V，焊接速度為0.58cm/s。
3、電子速焊
為避免直接電子束焊，焊后接頭形成CuAl2共晶組織的θ相外加大量的η及β相，使得焊縫金屬硬而脆，通常采用Ag作中間合金層，由于Ag、Cu、Al均可形成互溶固溶體，所以用1mm左右厚的Ag作中間層進(jìn)行焊接獲得良好的接頭。
4、銅與鋁的閃光對(duì)焊
①焊前準(zhǔn)備：a對(duì)銅鋁焊件的加工要精確，形狀平直。b清理表面污物及氧化物。c對(duì)銅及鋁焊件進(jìn)行退火處理（銅件600~650℃，保溫40~60min，水中冷卻。鋁件400~450℃，保溫40~60min，空冷）以降低硬度，增加塑性，提高焊接接頭質(zhì)量。
②閃光對(duì)焊能將脆性的金屬間化合物擠出接頭，使接觸面發(fā)生較大的塑性變形，可獲得更好的接頭，這是銅鋁焊接的重要方法之一。
③閃光對(duì)焊機(jī)參數(shù)選用舉例（采用LQ－200型）：銅、鋁兩焊件的對(duì)焊面6×60mm2；伸出長(zhǎng)度Cu29mm，Al17mm；夾具壓力0.44MPa；頂鍛壓力0.29MPa；燒化時(shí)間4.1s；帶電頂鍛時(shí)間1/50s；凸輪角度270o。
5、摩擦焊
①低溫摩擦焊（目前主流摩擦焊接方法）：
a它是將摩擦面的溫度控制在銅鋁共晶點(diǎn)溫度548℃以下，即在460~480℃溫度范圍內(nèi)完成銅鋁摩擦焊，該溫度范圍是最佳范圍，能獲得滿意的銅鋁焊接接頭。它是屬于半加熱的壓力焊，所需單位面積的頂鍛壓力比冷壓焊小，但比閃光對(duì)焊大，主要適用于中等截面（300~800mm2）銅鋁接頭的摩擦焊接。
b低溫摩擦焊技術(shù)參數(shù)選用舉例：銅、鋁焊件直徑ø10；轉(zhuǎn)速450r/min；摩擦?xí)r間6s；頂鍛壓力392MPa；維持時(shí)間2s；銅出模量20mm；鋁出模量20mm；頂鍛速度12.6cm/min；焊前預(yù)壓力490~588N；摩擦壓力166~196MPa。
②高溫摩擦焊：a高溫摩擦焊時(shí)，其旋轉(zhuǎn)線速度可達(dá)0.58m/s，接觸面的溫度可達(dá)到鋁的熔點(diǎn)（660℃），完全超出銅鋁共晶的溫度（548℃），在這種溫度下，銅鋁原子相互發(fā)生擴(kuò)散反應(yīng)，可以形成良好的焊接接頭。
b焊前準(zhǔn)備：將銅端面加工成90o錐角；對(duì)銅、鋁焊件進(jìn)行火；退火后進(jìn)行清理。
c高溫摩擦焊技術(shù)參數(shù)選用舉例：銅鋁焊件直徑ø10mm；轉(zhuǎn)速r/min；外圈線速度0.71m/s；撐擦壓力147MPa；銅件軸角60o。
6、冷壓焊
冷壓焊的本質(zhì)是在室溫下利用工件待焊部位產(chǎn)生塑性變形，將工件接觸面上的氧化膜擠出焊縫外，使界面間金屬原子達(dá)到原子間引力的距離，伴隨著原子間擴(kuò)散，產(chǎn)生原子間結(jié)合的牢固接頭。主要適用于中小截面的銅、鋁焊接。
①銅與鋁的對(duì)接冷壓焊：
a對(duì)接冷壓焊是室溫下進(jìn)行的，不用任何外加熱源，金屬組織不發(fā)生再結(jié)晶和軟化退火現(xiàn)象，接頭強(qiáng)度不低于母材，對(duì)接接頭截面積在1~1000mm2范圍內(nèi)，適用于電機(jī)、變壓器，架空電線等方面。
b銅鋁對(duì)接冷壓焊技術(shù)參數(shù)選用舉例：焊前退火；銅鋁焊件直經(jīng)ø10mm；每次焊件伸出長(zhǎng)度：銅10mm，鋁10mm；頂鍛次校3次；頂鍛壓力333MPa。
②銅與鋁的搭接冷壓焊：
a銅與鋁塑性材料的板－板、線－線、線－板、箔－線、箔－板等形式的冷壓焊，最好接頭形式是搭接�？捎门c電阻點(diǎn)焊相似的方式進(jìn)行點(diǎn)冷焊。
焊點(diǎn)壓頭形狀有圓形：d＝（1~2）δ；矩形：a＝（1~2）δ，b＝5~6a。
多點(diǎn)焊時(shí)，應(yīng)交錯(cuò)分布，焊點(diǎn)中心距大于2d。
b銅與鋁塔接冷壓焊技術(shù)參數(shù)選用舉例：焊件尺寸40×4mm2；搭接長(zhǎng)度70mm；焊點(diǎn)數(shù)6個(gè)；壓點(diǎn)直徑Al ø7，Cu ø8；壓頭總長(zhǎng)Al 30mm，Cu 55mm；壓點(diǎn)中心距10mm；壓力235MPa。
7、電容儲(chǔ)能焊
①電容儲(chǔ)能焊是電阻焊的一種特殊形式，屬于固相焊接。儲(chǔ)能焊的本質(zhì)是預(yù)先把能量以某種形式儲(chǔ)存起來(lái)，然后在極短時(shí)間內(nèi)通過(guò)焊件釋放出來(lái)，瞬時(shí)在接頭處產(chǎn)生大量約熱能，同時(shí)在快速擠壓下形成焊接接頭。銅與鋁的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性都非常好，焊接時(shí)必須采用大電流短時(shí)間的強(qiáng)規(guī)范。電容儲(chǔ)能焊特別適于焊接小截面的銅、鋁導(dǎo)線的焊接，是目前焊接銅、鋁導(dǎo)線較理想的方法，但它的工藝參數(shù)可調(diào)范圍較窄，因此必須嚴(yán)格遵照焊接工藝參才能焊出高質(zhì)量的銅鋁焊接接頭。
②銅鋁細(xì)導(dǎo)線的電容儲(chǔ)能焊工藝參數(shù)選用舉例：導(dǎo)線直徑 Alø1.81，Cuø1.56；電容量8000uF；焊接電壓190~210V；伸出長(zhǎng)度 Al2.5mm，Cu2.0mm；頂鍛壓力608MPa；夾緊力2650N；變壓器比值60：1。
8、真空擴(kuò)散焊
①真空擴(kuò)散焊主要用于制造冷凍設(shè)備及電力設(shè)備的銅鋁接頭，其工藝參數(shù)控制十分嚴(yán)格，它比熔焊、釬焊和閃光對(duì)焊的質(zhì)量穩(wěn)定。
②焊前銅鋁焊件表面必須嚴(yán)格進(jìn)行精細(xì)加、磨平及再拋光和清洗，使其尺可能光潔無(wú)任何雜質(zhì)。將銅板鋁板疊合好放入真空室，影響銅與鋁的真空擴(kuò)散焊的因素有：加熱溫度；焊接壓力；保溫時(shí)間；真空度；焊件表面質(zhì)量等。
③銅與鋁真空擴(kuò)散焊技術(shù)參數(shù)選用舉例：對(duì)厚度0.2~0.5mm的銅與ZAl2硬鋁合金進(jìn)行真空擴(kuò)散焊時(shí)，加熱溫度480~500℃；保溫時(shí)間10min；壓力4.9~9.8MPa；真空度1.33×10－2~1×10－3Pa。
9、釬焊
①中低溫釬焊
A刮擦焊：選HL501（Zn58Sn40Cu2），一般市售規(guī)格為鑄條5×20×350mm3，焊接方法非常簡(jiǎn)單，銅鋁焊件加熱到300℃左右，不用任何釬劑，試著刮擦焊件，如果焊料不熔化，繼續(xù)加熱，直到刮擦后焊料擠滿焊縫為止。
B M51＋M51－F：這種釬料加釬劑的焊接，釬焊溫度很低179℃，焊接時(shí)不能直接加熱釬料，應(yīng)加熱銅鋁焊件，利用焊件的熱量熔化釬料，加熱工具可用：電烙鐵，熱風(fēng)槍，液化氣噴槍，煤油噴燈，汽油噴燈，氧－乙炔焊槍等。
C浸漬釬焊：釬料為（Zn96~98％Pb2~4％），釬劑為松香（C20H30O2）與無(wú)水灑精（比例大于1），焊接方法：將涂有松香酒精溶液的銅鋁接頭快速浸入440℃左右的釬料中進(jìn)行釬焊。
D WE CuAl－Q303：這種焊接材料是藥芯銅鋁焊絲，釬焊溫度約400℃，自帶釬粉有機(jī)無(wú)腐蝕性釬劑，釬粉隨金屬包層熔融，它會(huì)迅速破除銅鋁金屬表面氧化膜和金屬表面張力，并能防止重新氧化，經(jīng)釬粉濕潤(rùn)金屬表面，使釬料能通過(guò)毛細(xì)管作用填滿整個(gè)焊縫，操作簡(jiǎn)單，焊后一般不清理也可，得到廣大焊工的喜愛(ài)。
E其它焊材介紹：WE53＋WE53－F 是實(shí)芯焊絲加釬劑，釬焊溫度約400℃；XR－FC22、XR－FC0215、ER15、E9802、FR301等是藥芯焊絲，使用更方便。
②、高溫真空釬焊
a釬料：AlSi12
b焊前準(zhǔn)備：將絲狀釬料壓成0.5~1mm厚的回形片狀；將銅、鋁焊件及釬料清理干凈。
C裝配：用不銹鋼板按鋁－釬料－銅的次序組裝夾緊，分層疊放。
D裝爐釬焊：入爐后開(kāi)始抽真空；當(dāng)真空度達(dá)到10－2Pa以后，啟動(dòng)加熱裝置；升溫速度10~20℃/min，在150℃保溫5min，350℃和540℃各保溫5min，然后連續(xù)升溫到624℃，保溫6min后冷卻；冷卻到600℃以下，關(guān)閉加熱裝置，冷卻到450℃以下，填充氮?dú)饧涌炖鋮s速度，冷卻到100℃以下即可開(kāi)爐門(mén)。
10、其它焊接方法
除了以上銅與鋁的焊接方法，還可以使用爆炸焊、超聲波焊等。
