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【摘要】采用氩弧焊来代替火焰加热，利用氩弧加热比火焰焊接热量集中的特点,取消火焰加预热,同时填加铜丝或钎料,不用蘸水石棉绳冷却,避免线圈进水,提高生产效率,节约成本。
【关键词】阻尼环；氩弧焊；钎料
前 言
同步机阻尼环焊接,以往采用火焰加热,为保护磁极线圈绝缘,需用蘸水石棉绳保护周围线圈,线圈进水后,影响绝缘性能,使烘干时间加长,生产效率低,为提高焊接效率公司原计划准备购买进口中频焊机,其成本过高,若利用氩弧加热比火焰焊接热量集中的特点,采用氩弧加热代替火焰加热,取消火焰加预热,同时填加铜丝或钎料,不用蘸水石棉绳冷却,避免线圈进水,即提高生产效率,又节约成本。
1.难点分析
1.1紫铜导热率比铁大7倍-11倍,使母材与填充金属难以熔合.若采用熔化焊即使焊接使用大功率热源,也需要焊前预热,焊接热变形大,易产生气孔。
1.2采用氩弧将母材加热到一定温度,再加入HL303或HL204焊料,则电弧中心温度较高,直接加热钎料后,其中有些元素可能产生烧损，这些问题需进一步通过试验确定可行性。
2.实验方案及步骤
2.1试件准备
准备截面为16×56紫铜排四块,表面去掉氧化膜,并用酒精擦净,装备500A氩弧焊机
2.2母材熔化焊接方法试验
2.2.1用二氧化碳焊机直接填加ER50-6焊丝,刚开始由于母材温度低,焊丝熔化后不与母材熔合,焊接一段后母材与焊丝开始熔合,但冷却后,焊道与母材出现裂纹,没出现裂纹的地方,强度很低,用锤敲击后脱落,断面呈现出粗大的柱状结晶.若直接填加紫铜丝,则因为紫铜丝太软,送丝机无法送入。
2.2.2不采用石棉绳保护,用氩弧直接加热铜排,先将电流调节至120A-150A左右,对搭接母材焊接部位进行加热,母材的温度上升很慢,加熱时间再延长,则焊接表面氧化严重,氧化物在电弧作用下开始剥离,母材不形成熔池,若直接填加紫铜焊丝,则紫铜焊丝熔化后贴在紫铜排上,不与铜排融合,焊接无法进行下去。
2.2.3将氩弧焊机电流调整至200A-300A左右,用氩弧直接加热铜排进行预热,几分钟后,铜排开始变为暗红色,再继续加热母材开始熔化,但氧化物较多,焊道布满密集气孔,强度很差,轻轻一碰既开裂,若填加铜丝,则熔池形状很难控,焊道高低不平,气孔密集,同时由于铜排加热时间太长,操作者难以忍受近距离高温烘烤,若实际焊接时紫铜排加热时间长,导致附近阻尼杆钎缝温度过高，使钎料熔化，导致钎缝受到破坏。
2.2.4为提高加热速度，继续增加焊接电流，将电流调节至350-450A,这时由于电流较大，电弧热量迅速加热铜排，铜排熔化并气化或飞溅形成一个弧坑，再继续加热则弧坑加大，不能形成熔池，焊接无法继续。
2.2.5试验小结
通过以上试验可以看出，阻尼环熔化焊接如果不预热，则很难焊接成功，但实际焊接过程中我们不希望用火焰，因此阻尼环熔化焊接的方法不能在实际中使用。
2.3氩弧加热,填加HL303焊料
先用氩弧加热铜排焊缝，加热到一定温度后，将HL303钎料棒蘸QJ102钎剂放入氩弧区间，使母材与钎料棒同时加热，钎料棒在氩弧的作用下，剧烈氧化、飞溅，使钎料失去作用，钎料无法进入焊缝，焊接失败，分析原因是由于HL303钎料中含有一定成分的锌,在电弧作用下迅速氧化并挥发。
2.4氩弧加热,填加HL204焊料
HL204熔点与HL303相近,不含锌,含磷4%-5%,起自钎剂作用,将电流调整到150A-250A,用电弧预热焊缝区间,30秒后,钎料棒放入电弧区间,为避免温度过高,钎料棒不要放在电弧中心,使钎料棒与母材同时加热,这时可以观察到钎料开始融化,没有出现钎料迅速氧化现象,在电弧热量作用下,钎料浸润到铜排中,并有一部分吸入到焊缝中,陆续加入钎料,使钎料铺展均均,每个接头焊接三条缝。
从外观看钎料与铜排浸润较好,角焊缝过渡圆滑，由于没有开坡口,平焊缝缝略微鼓起。用锯沿接头横截面剖开，并用抛光片抛光，观察钎料浸润情况，通过实际测量，焊接深度在3-5mm,焊接面无缺陷，总体上看用HL204钎焊效果较好。
2.5TAQW1250-20P同步机阻尼环实际焊接
将阻尼环40个接头搭接面用砂轮或锉打磨,直至露出金属光泽,之后用螺栓紧固,使搭接面接合紧密,将电流调节至150A-250A合适值,铜排焊接时预热程度要适当，否则只是钎料熔化，不能与母材很好浸润，先焊接径向平焊缝,再焊接角焊缝,在焊接时发现电流过大母材氧化严重,电流太小则效率低,另外用砂轮打磨留下的铜末对焊接也有影响,在焊接前需用酒精擦净。
焊接完毕后，随机将二个接头紧固螺栓拆下，用铜锤敲击接头根部，铜排变形后，钎焊接头没有开裂，附近阻尼棒的钎缝没有任何变化，再做整机反复启动试验，启动正常，没有发现打火现象。
3．经济效益分析
3.1由于成功采用氩弧钎焊，并能达到产品的使用要求，省却了易孚迪中频焊机的引进，引进一台氩弧焊机只需5万元，而中频焊机需100万元，直接节约95万元。
3.2按一台同步机40个接头计算,每个接头焊接需要10min,共需400min。若用火焰钎焊则每间个接头需10min,共需800min。火焰钎焊由于用湿石棉绳保护，线圈受潮，加热时间长，有时需反复加热。氩弧钎焊不用湿石棉绳，线圈不受潮小，不用烘干,因此从总体效率来看提高一倍以上,成本也节省一半。
结束语
经过母材氩弧熔化焊、HL303氩弧钎焊、HL204氩弧钎焊三项焊接试验，可以看出，HL204氩弧硬钎焊能满足实际要求，且能满足同步机阻尼环焊接要求，提高了生产效率，同时氩弧焊所需的操作空间小，危险性小，这项工艺也可以引用到其它钎焊结构，配以各种直径的钎料棒，完全能够达到焊接需要。
作者简介
邓爱华 女 1962年生.工程师. 毕业于佳木斯机械工学院机械制造工艺与设备专业，在佳木斯电机股份公司现从事电机制造工艺工作
张成涛 女 1962年生.高级工程师. 毕业于大庆石油学院机械制造专业，在佳木斯电机股份公司现从事电机制造工艺工作
【关键词】阻尼环；氩弧焊；钎料
前 言
同步机阻尼环焊接,以往采用火焰加热,为保护磁极线圈绝缘,需用蘸水石棉绳保护周围线圈,线圈进水后,影响绝缘性能,使烘干时间加长,生产效率低,为提高焊接效率公司原计划准备购买进口中频焊机,其成本过高,若利用氩弧加热比火焰焊接热量集中的特点,采用氩弧加热代替火焰加热,取消火焰加预热,同时填加铜丝或钎料,不用蘸水石棉绳冷却,避免线圈进水,即提高生产效率,又节约成本。
1.难点分析
1.1紫铜导热率比铁大7倍-11倍,使母材与填充金属难以熔合.若采用熔化焊即使焊接使用大功率热源,也需要焊前预热,焊接热变形大,易产生气孔。
1.2采用氩弧将母材加热到一定温度,再加入HL303或HL204焊料,则电弧中心温度较高,直接加热钎料后,其中有些元素可能产生烧损，这些问题需进一步通过试验确定可行性。
2.实验方案及步骤
2.1试件准备
准备截面为16×56紫铜排四块,表面去掉氧化膜,并用酒精擦净,装备500A氩弧焊机
2.2母材熔化焊接方法试验
2.2.1用二氧化碳焊机直接填加ER50-6焊丝,刚开始由于母材温度低,焊丝熔化后不与母材熔合,焊接一段后母材与焊丝开始熔合,但冷却后,焊道与母材出现裂纹,没出现裂纹的地方,强度很低,用锤敲击后脱落,断面呈现出粗大的柱状结晶.若直接填加紫铜丝,则因为紫铜丝太软,送丝机无法送入。
2.2.2不采用石棉绳保护,用氩弧直接加热铜排,先将电流调节至120A-150A左右,对搭接母材焊接部位进行加热,母材的温度上升很慢,加熱时间再延长,则焊接表面氧化严重,氧化物在电弧作用下开始剥离,母材不形成熔池,若直接填加紫铜焊丝,则紫铜焊丝熔化后贴在紫铜排上,不与铜排融合,焊接无法进行下去。
2.2.3将氩弧焊机电流调整至200A-300A左右,用氩弧直接加热铜排进行预热,几分钟后,铜排开始变为暗红色,再继续加热母材开始熔化,但氧化物较多,焊道布满密集气孔,强度很差,轻轻一碰既开裂,若填加铜丝,则熔池形状很难控,焊道高低不平,气孔密集,同时由于铜排加热时间太长,操作者难以忍受近距离高温烘烤,若实际焊接时紫铜排加热时间长,导致附近阻尼杆钎缝温度过高，使钎料熔化，导致钎缝受到破坏。
2.2.4为提高加热速度，继续增加焊接电流，将电流调节至350-450A,这时由于电流较大，电弧热量迅速加热铜排，铜排熔化并气化或飞溅形成一个弧坑，再继续加热则弧坑加大，不能形成熔池，焊接无法继续。
2.2.5试验小结
通过以上试验可以看出，阻尼环熔化焊接如果不预热，则很难焊接成功，但实际焊接过程中我们不希望用火焰，因此阻尼环熔化焊接的方法不能在实际中使用。
2.3氩弧加热,填加HL303焊料
先用氩弧加热铜排焊缝，加热到一定温度后，将HL303钎料棒蘸QJ102钎剂放入氩弧区间，使母材与钎料棒同时加热，钎料棒在氩弧的作用下，剧烈氧化、飞溅，使钎料失去作用，钎料无法进入焊缝，焊接失败，分析原因是由于HL303钎料中含有一定成分的锌,在电弧作用下迅速氧化并挥发。
2.4氩弧加热,填加HL204焊料
HL204熔点与HL303相近,不含锌,含磷4%-5%,起自钎剂作用,将电流调整到150A-250A,用电弧预热焊缝区间,30秒后,钎料棒放入电弧区间,为避免温度过高,钎料棒不要放在电弧中心,使钎料棒与母材同时加热,这时可以观察到钎料开始融化,没有出现钎料迅速氧化现象,在电弧热量作用下,钎料浸润到铜排中,并有一部分吸入到焊缝中,陆续加入钎料,使钎料铺展均均,每个接头焊接三条缝。
从外观看钎料与铜排浸润较好,角焊缝过渡圆滑，由于没有开坡口,平焊缝缝略微鼓起。用锯沿接头横截面剖开，并用抛光片抛光，观察钎料浸润情况，通过实际测量，焊接深度在3-5mm,焊接面无缺陷，总体上看用HL204钎焊效果较好。
2.5TAQW1250-20P同步机阻尼环实际焊接
将阻尼环40个接头搭接面用砂轮或锉打磨,直至露出金属光泽,之后用螺栓紧固,使搭接面接合紧密,将电流调节至150A-250A合适值,铜排焊接时预热程度要适当，否则只是钎料熔化，不能与母材很好浸润，先焊接径向平焊缝,再焊接角焊缝,在焊接时发现电流过大母材氧化严重,电流太小则效率低,另外用砂轮打磨留下的铜末对焊接也有影响,在焊接前需用酒精擦净。
焊接完毕后，随机将二个接头紧固螺栓拆下，用铜锤敲击接头根部，铜排变形后，钎焊接头没有开裂，附近阻尼棒的钎缝没有任何变化，再做整机反复启动试验，启动正常，没有发现打火现象。
3．经济效益分析
3.1由于成功采用氩弧钎焊，并能达到产品的使用要求，省却了易孚迪中频焊机的引进，引进一台氩弧焊机只需5万元，而中频焊机需100万元，直接节约95万元。
3.2按一台同步机40个接头计算,每个接头焊接需要10min,共需400min。若用火焰钎焊则每间个接头需10min,共需800min。火焰钎焊由于用湿石棉绳保护，线圈受潮，加热时间长，有时需反复加热。氩弧钎焊不用湿石棉绳，线圈不受潮小，不用烘干,因此从总体效率来看提高一倍以上,成本也节省一半。
结束语
经过母材氩弧熔化焊、HL303氩弧钎焊、HL204氩弧钎焊三项焊接试验，可以看出，HL204氩弧硬钎焊能满足实际要求，且能满足同步机阻尼环焊接要求，提高了生产效率，同时氩弧焊所需的操作空间小，危险性小，这项工艺也可以引用到其它钎焊结构，配以各种直径的钎料棒，完全能够达到焊接需要。
作者简介
邓爱华 女 1962年生.工程师. 毕业于佳木斯机械工学院机械制造工艺与设备专业，在佳木斯电机股份公司现从事电机制造工艺工作
张成涛 女 1962年生.高级工程师. 毕业于大庆石油学院机械制造专业，在佳木斯电机股份公司现从事电机制造工艺工作