1. 개요
구리와 알루미늄 용접을 하는 이유는 비용을 절감하고 무게를 줄이기 위한 것입니다. 알루미늄의 밀도는 구리의 약 1/3이고, 가격도 구리의 약 1/5이기 때문에 많은 경우 구리 대신 알루미늄을 사용하고 있습니다. 특히 전력 산업이며, 구리-알루미늄 용접도 등장했습니다.
그러나 구리와 알루미늄의 표면은 산화되기 매우 쉽고, 특히 알루미늄의 산화막은 매우 단단하고 고온(용융점 최대 2050도 C)에 강하며 저항이 큽니다. 기계가 연결되면 전원 작동 중에 접점 접촉이 불안정하고 연기가 자주 발생합니다. , 폭발 현상, 화재와 같은 심각한 결과를 일으키기 쉽습니다.
일반적으로 구리-알루미늄 용접은 융접, 압력 용접 및 납땜이 될 수 있습니다.
2, 구리-알루미늄 용접의 어려움
1. 구리와 알루미늄의 용접은 이종금속(비철) 용접에 속하며, 구리-구리, 알루미늄-알루미늄 용접보다 훨씬 어렵습니다.
2. 구리와 알루미늄은 모두 산화되기 쉽고, 용접 과정에서 고융점 산화물이 형성되어 용접 금속이 완전히 융합되기 어려워 용접에 어려움을 초래합니다.
3. 구리와 알루미늄의 용접 접합부는 취성이 있고 균열이 생기기 쉽다. 구리와 알루미늄의 용융 용접 시, CuAl2와 같은 공융물이 구리면 근처의 용접부에 쉽게 형성되고, 이는 입계 근처에 분포되어 입계 균열이 생기기 쉽다.
4. 구리와 알루미늄의 녹는점은 매우 다릅니다. 용융 용접에서 알루미늄이 녹으면 구리는 고체로 유지됩니다. 구리가 녹으면 알루미늄이 많이 녹아 용접이 더 어려워집니다.
5. 용접 이음매는 기공이 생기기 쉽다. 구리와 알루미늄의 열전도성이 좋기 때문에 용융 풀의 금속은 용접 중에 빠르게 결정화되고 고온의 야금 반응 가스는 빠져나갈 시간이 없어 기공이 발생한다.
3. 구리 및 알루미늄 용접 방법 소개
1) TIG용접
① 용접 전 준비: a 구리 및 알루미늄 용접부 표면을 청소합니다.b. 브레이징된 부분을 베벨링하고 구리 측면의 용접 면적과 용접부의 구리 함량을 최대한 늘리는 원칙에 따라 홈 형태를 결정합니다.일반적으로 U자형 홈을 사용하고 알루미늄 측면에는 홈을 만들지 않아도 됩니다.c 용접 재료는 Ag65Cu20Zn15, Q203, ER4043입니다.d 용접기 WES315 및 산소-아세틸렌 장비 세트.
②용접 작업: a. 구리 및 알루미늄 용접물을 조립 및 고정하여 가열 및 용접 시 변형 및 변위를 방지합니다. b 먼저 산소-아세틸렌 화염으로 구리 쪽에 고은납땜(약 1mm) 층을 브레이징합니다.
c 아르곤 아크 용접에는 알루미늄-실리콘 용접 와이어를 뜨거운 상태에서 사용합니다. 용접 과정에서 텅스텐 아크의 중심이 알루미늄 용접부 측면으로 치우칩니다(이것은 구리 및 알루미늄의 직접 텅스텐 아르곤 아크와 다릅니다!).
용접 공정 작업의 기본 이념은 다음과 같습니다. 하나는 용접부에서 구리 함량을 최소화하는 것이고, 다른 하나는 구리 면을 납땜하고 알루미늄 면을 용접하는 것입니다.
d 용접토치와 작업물 사이의 경사각은 일반적으로 75~85º이고, 아크를 시작할 때는 90º이며, 그 후에는 정상 경사각(알루미늄 쪽으로 치우침)을 유지합니다.
e 텅스텐 아크의 길이는 일반적으로 약 5mm이며, 용접물이 얇을수록 아크 길이는 짧아집니다.
f 채워진 알루미늄 용접 와이어를 용융 풀의 가장자리에 놓고 용접 조각과 용접물 사이의 각도는 15º 미만입니다. 와이어의 끝은 용융 풀과 접촉해서는 안 되지만 항상 아르곤 보호 범위 내에 있어야 합니다. 알루미늄 용접 와이어를 너무 높이 또는 경사 각도로 들어 올리지 마십시오. 너무 큽니다.
g 필러 알루미늄 용접 와이어는 아크 측에서 필요한 만큼 예열한 다음 아크 중앙으로 공급하여 매트릭스와 융합하여 알루미늄 용접 와이어의 큰 부분을 방지해야 합니다.
h 텅스텐 전극이 용접물에 달라붙는 경우, 이때는 서둘러 용접 토치를 들어올리지 말고, 먼저 조정 스위치를 놓은 다음, 용접 토치를 가볍게 흔들어 텅스텐 전극이 용접물에서 분리되도록 해야 합니다. 그렇지 않으면 텅스텐 전극이 쉽게 파손됩니다.
가. 아르곤아크용접헤드 끝부분에 크레이터, 균열, 붕괴 등의 결함이 있는 경우 아르곤아크용접헤드 끝부분의 용접와이어 충진량을 적절히 늘려주어 평시 아르곤아크용접기술을 향상시켜야 한다.
③ 용접 후 기술요구사항에 맞게 연삭한다.
2) 잠수아크용접
① 일반적으로 구리 면은 경사면(보통 U자형)을 가지고 있고, 알루미늄 면은 경사면을 가지고 있지 않습니다.
② 잠수아크용접 시 아크는 알루미늄 측을 향해야 하며, 최적의 오프셋 거리는 5~7mm입니다.
③ 용접부에는 Si, Zn, Ag, Sn 등의 원소를 적절히 첨가하여야 한다.
④용접 매개변수 예: 구리와 알루미늄 판의 두께가 10mm일 때, 알루미늄 용접 직경이 ø2.5이고, 재료가 SA12일 때, 용접 전류는 400~420A, 용접 전압은 38~39V, 용접 속도는 0.58cm/s입니다.
3) 전자식 퀵용접
직접 전자빔 용접을 피하기 위해, 용접 후 접합부에 CuAl2 공융 구조의 θ상이 형성되고, 다량의 η상과 상이 첨가되어 용접 금속을 단단하고 취성적으로 만든다. Ag는 보통 중간 합금층으로 사용된다. 상호 용해성 고용체가 형성되므로, 약 1mm 두께의 Ag를 중간층으로 하여 용접하면 양호한 접합부를 얻을 수 있다.
4) 구리 및 알루미늄의 플래시 버트 용접
①용접 전 준비: a. 구리-알루미늄 용접부의 가공은 정밀하고 직선적이어야 한다. b. 표면의 먼지와 산화물을 청소한다. c. 구리 및 알루미늄 용접부의 어닐링 처리(구리 부분은 600~650도, 40~60분 동안 보온, 물에서 냉각. 알루미늄 부분은 400~450도, 40~60분 동안 보온, 공랭)는 경도를 낮추고, 가소성을 높이며, 용접 접합부의 품질을 개선한다.
②플래시 버트 용접은 취성 금속간 화합물을 접합부에서 밀어내어 접촉 표면에 큰 소성 변형을 일으켜 더 나은 접합부를 얻을 수 있으며, 이는 구리-알루미늄 용접의 중요한 방법 중 하나입니다.
③플래시 버트 용접기 파라미터 선정 예(LQ{{0}}형 이용) : 구리, 알루미늄 용접부의 버트 용접면 6×60mm²; 연장길이 Cu29mm, Al17mm; 고정구 압력 0.44MPa; 업세팅 압력 0.29MPa; 가열시간 4.1초; 라이브 업세팅 시간 1/50초; 캠 각도 270º.
5) 마찰용접
①저온마찰용접(현재 주류 마찰용접 방법) :
a 마찰 표면의 온도를 구리-알루미늄 공융점 온도 548도 이하로 제어하여 460~480도의 온도 범위 내에서 구리-알루미늄 마찰 용접을 완료하는 것입니다. 이 온도 범위는 가장 좋은 범위이며 만족스러운 구리-알루미늄 용접을 얻을 수 있습니다. 커넥터. 반가열 압력 용접에 속하며 단위 면적당 필요한 업셋팅 압력은 냉간 압력 용접보다 작지만 플래시 버트 용접보다 큽니다.
b 저온마찰용접 기술 매개변수 선택 예: 구리 및 알루미늄 용접부 직경 ø10; 속도 450r/min; 마찰 시간 6s; 업세팅 압력 392MPa; 유지 관리 시간 2s; 12.6cm/min; 사전 용접 사전 압력 490~588N; 마찰 압력 166~196MPa.
② 고온 마찰 용접: a 고온 마찰 용접 중 회전 선형 속도는 0.58m/s에 도달할 수 있으며 접촉 표면의 온도는 알루미늄의 녹는점(660도)에 도달할 수 있으며 이는 구리-알루미늄 공융 혼합물(548도)의 온도를 완전히 초과합니다. 이 온도에서 구리와 알루미늄 원자는 서로 확산 반응을 일으켜 양호한 용접 접합부를 형성할 수 있습니다.
b 용접 전 준비: 구리 단면을 90º 테이퍼 각도로 가공합니다. 구리 및 알루미늄 용접부를 소성합니다. 어닐링 후 정리합니다.
c. 고온 마찰 용접 기술 매개변수 선택의 예: 구리-알루미늄 용접부의 직경 ø10mm; 회전 속도 r/min; 외륜 선형 속도 0.71m/s; 지지 마찰 압력 147MPa; 구리 샤프트 각도 60º.
6) 냉간압력용접
냉간압력용접의 본질은 실온에서 용접할 공작물을 사용하여 소성 변형을 일으키고, 공작물의 접촉 표면의 산화막을 용접부에서 압출하여 계면 사이의 금속 원자가 원자간 인력의 거리에 도달하고 원자간 확산을 수반하여 원자 사이에 강력한 연결을 만드는 것입니다. 주로 소형 및 중형 단면의 구리 및 알루미늄 용접에 적합합니다.
①구리와 알루미늄의 맞대기 용접 :
a Butt 콜드 프레스 용접은 외부 열원 없이 실온에서 수행되며, 금속 구조는 재결정 및 연화 어닐링을 거치지 않으며, 접합부의 강도는 기본 금속보다 낮지 않으며, 맞대기 접합부의 단면적은 1~1000mm² 범위에 있습니다. 변압기, 가공 전선 등
b. 구리-알루미늄 맞대기 냉간 압착 용접을 위한 기술적 매개변수 선택의 예: 용접 전 어닐링; 구리-알루미늄 용접부의 직선 직경 ø10mm; 각 용접부 돌출 길이: 구리 10mm, 알루미늄 10mm; 3회 업세팅 단조; 업세팅 압력 333MPa.
②구리와 알루미늄의 겹용접 :
a) 구리 및 알루미늄 플라스틱 소재의 판-판, 와이어-와이어, 와이어-판, 호일-와이어, 호일-판 등의 형태로 냉간 압착 용접을 하며, 가장 좋은 접합 형태는 랩 접합입니다. 냉간 스팟 용접은 저항 스팟 용접과 유사한 방식으로 수행할 수 있습니다.
솔더 조인트 압입기의 모양은 원형: d=(1~2)δ; 직사각형: a=(1~2)δ, b=5~6a입니다.
멀티 스팟 용접에서는 분포가 엇갈려야 하며, 용접 스팟의 중심 간 거리는 2d보다 커야 합니다.
b. 구리와 알루미늄 타워 접합부의 냉간 압력 용접을 위한 기술적 매개변수 선택의 예: 용접부 크기 40×4mm²; 랩 길이 70mm; 솔더 조인트 수 6; 압력점 직경 Al ø7, Cu ø8; 압입자 총 길이 Al 30mm, Cu 55mm; 압입자 중심 거리는 10mm; 압력은 235MPa입니다.
7) 캐패시터 에너지 저장 용접
① 용량성 에너지 저장 용접은 고체상 용접에 속하는 특수한 형태의 저항 용접입니다. 에너지 저장 용접의 본질은 에너지를 미리 특정 형태로 저장한 다음 매우 짧은 시간 내에 용접물을 통해 방출하여 조인트에서 대량의 열 에너지를 즉시 생성하고 동시에 빠른 압출 하에서 용접 조인트를 형성하는 것입니다. 구리와 알루미늄의 전기 전도도와 열 전도도는 매우 좋으며 용접 시 고전류와 단시간의 강력한 사양을 채택해야 합니다. 커패시터 에너지 저장 용접은 특히 작은 단면의 구리 및 알루미늄 와이어 용접에 적합합니다. 현재 구리 및 알루미늄 와이어를 용접하는 이상적인 방법이지만 공정 매개 변수는 좁은 범위에서 조정할 수 있으므로 용접 전에 용접 공정 매개 변수를 엄격히 따라야 합니다. 고품질의 구리-알루미늄 용접 조인트를 생산합니다.
② 구리 및 알루미늄 얇은 와이어의 커패시터 에너지 저장 용접 공정 매개 변수 선택 예: 와이어 직경 Alø1.81, Cuø1.56; 정전 용량 8000uF; 용접 전압 190~210V; 연장 길이 Al2.5mm, Cu2.0mm; 업세팅 압력 608MPa; 클램핑 힘 2650N; 변압기 비율 60:1.
8). 진공 확산 용접
①진공 확산 용접은 주로 냉장 장비 및 전력 장비의 구리-알루미늄 조인트를 제조하는 데 사용됩니다. 그 공정 매개 변수는 매우 엄격하게 제어되며 그 품질은 융착, 브레이징 및 플래시 버트 용접보다 더 안정적입니다.
②용접 전 구리-알루미늄 용접물의 표면을 엄격히 추가, 연마, 재연마 및 세척하여 눈금자가 매끄럽고 불순물이 없도록 해야 합니다. 구리 및 알루미늄 판을 쌓아 진공 챔버에 넣습니다. 구리 및 알루미늄의 진공 확산 용접에 영향을 미치는 요소는 다음과 같습니다. 가열 온도; 용접 압력; 유지 시간; 진공도; 용접 부품의 표면 품질 등입니다.
③구리와 알루미늄 진공 확산 용접 기술 매개변수 선정 예: 두께가 0.2~0.5mm인 구리와 ZAl2 경질 알루미늄 합금의 진공 확산 용접을 수행할 때, 가열 온도는 480~500도이고, 유지 시간은 10분이며, 압력은 4.9~9.8MPa이고, 진공도는 1.33×10－²~1×10－³Pa입니다.
9) 브레이징
①중저온 브레이징
스크래치 용접: HL501(Zn58Sn40Cu2)을 선택합니다. 일반적인 상업 규격은 주조 막대 5×20×350mm³이며, 용접 방법은 매우 간단합니다. 구리-알루미늄 용접부를 약 300도까지 가열하고 플럭스를 사용하지 않고 용접부를 긁어내려고 시도합니다. 땜납이 녹지 않으면 긁은 후 땜납이 이음매를 채울 때까지 가열을 계속합니다.
BM51+M51-F: 이 종류의 솔더와 플럭스의 브레이징 온도는 179도로 매우 낮습니다. 용접하는 동안 솔더를 직접 가열할 수 없습니다. 구리-알루미늄 용접부를 가열해야 하며 용접부의 열을 사용하여 솔더를 녹입니다. 가열 도구를 사용할 수 있습니다. : 전기 납땜 인두, 열풍 총, 액화 가스 분무기, 등유 토치, 가솔린 토치, 산소-아세틸렌 토치 등
C 딥 브레이징: 브레이징 필러 메탈(Zn96~98%Pb2~4%), 플럭스는 로진(C20H30O2)과 무수 스프링클러 에센스(비율 1 이상), 용접방법: 로진알코올 용액으로 코팅한 구리-알루미늄 접합부 약 440도의 브레이징 소재에 빠르게 담가 브레이징합니다.
D WE CuAl-Q303: 이 용접 재료는 플럭스 코어 구리-알루미늄 용접 와이어입니다. 브레이징 온도는 약 400도입니다. 자체 브레이징 파우더와 유기 비부식성 플럭스가 있습니다. 브레이징 파우더는 금속 클래딩과 함께 녹아 구리와 알루미늄 금속을 빠르게 분해합니다. 표면 산화막과 금속 표면 장력은 재산화를 방지할 수 있습니다. 금속 표면은 솔더 파우더에 의해 적셔져 솔더가 모세관 작용을 통해 전체 용접 이음매를 채울 수 있습니다. 작업이 간단하고 일반적으로 용접 후 청소할 필요가 없습니다.
기타 용접재료 소개 : WE53+WE53-F는 플럭스를 첨가한 솔리드코어 용접와이어이며, 브레이징 온도는 약 400도입니다. XR-FC22, XR-FC0215, ER15, E9802, FR301 등은 플럭스코어 용접와이어로서 사용이 편리합니다.
② 고온진공브레이징
솔더: AlSi12
b 용접 전 준비: 필라멘트형 브레이징 필러 금속을 0.5~1mm 두께의 뒷면 모양 시트로 눌러 넣습니다. 구리, 알루미늄 용접 부분 및 브레이징 필러 금속을 정리합니다.
C 조립 : 스테인리스 강판을 이용해 알루미늄-납땜-구리 순으로 조립, 고정하고 겹겹이 쌓아 올립니다.
D로 브레이징: 로에 들어간 후 진공을 시작합니다. 진공도가 10-²Pa에 도달하면 가열 장치를 시작합니다. 가열 속도는 10~20도/분이며 150도에서 5분, 350도, 540도에서 각각 5분 동안 유지합니다. 그런 다음 624도까지 계속 가열하고 6분 동안 온도를 유지한 다음 냉각합니다. 600도 이하로 냉각한 후 가열 장치를 끄고 450도 이하로 냉각한 다음 질소를 채워 냉각 속도를 높이고 100도 이하로 냉각한 후 로 문을 엽니다.
10) 기타 용접방법
위와 같은 구리, 알루미늄의 용접방법 외에도 폭발용접, 초음파용접 등도 사용할 수 있습니다.
