铜合金焊接头

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铜合金的技巧

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在任何GMAW焊接系统中,接触头是最小和相对便宜的部件之一;然而,它可能是灾难性故障的来源,导致生产停机和增加成本。

在大多数情况下,经济损失因尖故障超越很多次这些部件的购置成本。因此,生产焊接厂家都在不断寻求能够超越在日益严格的生产条件和通过把期望的预期的提示。

一个接触尖端的主要功能是当它穿过其中心孔和与所述孔表面的电接触焊接电流一致地转移到填充焊丝。毫不奇怪,电导率是必不可少的,相称的银合金触点尖端的高性能。

触头可能以多种不同的方式失效,通常失效的根本原因可能与外部因素有关[图1]。

故障的范围可以从那些结果在某些类型的电弧引发的故障(如烧伤背部,坏开始或电弧不稳定性)的那些结果错误的焊接沉积[图1和图2]。

这两种故障都会影响到机器人和所有焊接制造商。在这里,工具中心点(TCP)的可重复性对于避免昂贵的机器人重新编程至关重要。

一个TCP错误的显著贡献者的被称为“键入座”(图1);在升高的温度下连续摩擦由尖端孔内部移动的金属丝最终消退孔出口。在金属板的机器人焊接应用中,这可能会导致焊接缺陷如未熔合或烧穿。

铜已经选择的材料几十年来,主要是因为,银后,它会显示所有金属(图2)之间的第二个最佳的导电性。

然而,由于它的面心立方体(f.c.c.)结晶结构,纯铜是自然的延展性。

幸运的是,铜可以通过一些强化机制,包括冷加工,固溶体,沉淀强化和弥散强化的加强。

在北美,用于触头的最流行和最便宜的铜合金是CDA C12200 (P脱氧铜)。

析出硬化型合金,如C18100(的Cu-Cr-Zr)的,C18200(的Cu-Cr),C17510法(Cu-BE)已普遍用于高性能的技巧,因为一般它们往往具有比C12200更高物理磨损性能。

不幸的是,作为大多数强化机制,沉淀硬化损害了铜的导电性。使用这些合金的工厂经验混杂在一起;在一些应用中,它们似乎是工作的,而在其他应用中,它们与C12200铜没有明显的区别。

目前还不清楚究竟是什么微观机制导致了接触尖的磨损。

一些研究[图3]表明,在孔出口相对小的区域维持大部分磨损。

在该区域中的电流密度和温度足够高,以促进电蚀[3,4],磨损和氧化现象,从而加速磨损。

许多的这些现象都与从尖端孔中的电子转移到移动线的有效性。

这个有效性取决于对在孔的接触电阻大的程度。显然,电导率似乎在接触尖端的寿命起着重要的作用。在这个方向上,出现了支持通过使用高电导率的铜板增加接触尖端耐力的想法研究。

今天,最常用的铜合金显示小于85个%IACS的电导率;例如,合金C17510(铍铜)的电导率可低到45%IACS。这个新的家庭铜 - 银合金,CuAgSP,显示器98%IACS的电导率。比任何市售合金(图3/4)的高得多。

扩大的标准含银铜板,CuAgSP的组合物已被调谐今天,以产生可用的最经济和高导电性的铜的尖端材料在市场上。

这种合金目前被用于制造高耐久的接触头,这种接触头不显示电弧不稳定性或其他电气或热问题,这些问题是上述析出硬化铜的常见问题。

高超性能似乎与低工作温度和电阻随高度有效的导电性和电弧转移两者大大减少侵蚀,电弧不稳定和起弧特性差组合两者。

图4.

铜合金设计 作品% 软化温度 电导率%IACS 硬度HV 导热系数 电阻 美国UNS
铬锆 Cu min 99+ Cr.65 Zr.08 500℃ 75 170 335 23. CrZr
磷脱氧 Cu min 99.9 P 0.015-.040 300°C 85 115. 335 20. 设计马力C12200

  • 图1:由于过度嘴磨损锁眼
  • 图2:电导率高纯在室温下金属[5]
  • 图3:电导率CuAgSP相比于常用的接触尖端合金以及超纯水铜板[6]。
  • 图4:可用的接触尖端合金的比较特性

参考文献
1.王志强,“电弧焊接触头寿命的研究”,焊接学报,29 (4),1999
2. J. Villafuerte,“弥散强化铜的重型火炬提示和电极帽”,虚焊。Ĵ,2003年11卷。82,第11号
3.山田T.,高名O.,虚焊。J.,第66卷,NO9,1987,35-42
4. Thier H.,Polrolniczak H.,施雷伯小号.: SCHWEISSEN UND SCHNEIDEN,47卷,第5期。1995年5月pp.356,358,360-362,365(文本和标题pp.E88-E90的英文翻译)
5.E.A. Brandes, G.B. Brook;史密斯金属参考书,第7版,巴特沃斯-海涅曼,1992,第19-1页
6.铜业发展协会:标准手册,1985

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