铜铝焊接方法

由于铝的活泼性极强，在焊接过程中极易氧化，所以在焊接类似于铝-铝、铜-铝钎接接头时，通常需进行焊前实验，以确定适合的焊接材料和助焊剂。

当选择钎料合金时需要考虑几个因素. 首先是被连接金属的兼容性, 接头间隙, 钎焊温度, 加热方法, 工作温度及环境因素也需要引 ​起重视。

近年来新型钎焊材料的出现，在进行较为活泼的有色金属焊接实践中，采用药芯焊材作为填充材料可得到良好的焊接接头（不需要其他助焊剂）。注意控制焊接接头的装配间隙和施焊部位的表面清理，选用XR-FC22、HD110等药芯焊丝，在不需要其他助焊剂的情况下，能更容易地得到良好的焊接接头。

焊丝XR-FC0215是针对电器行业设计及生产的新一代高性能环保焊接材料，它适用于在铜铝之间、铜母线与铝箔之间、铝铝之间的焊接作业。

铜铝药芯焊丝XR-FC20A的流动性适中，有着超越FC0215的焊接强度和导电性，是实现铜铝焊接的理想材料。

铜铝药芯焊丝XR-FC22的流动性低于XR-FC20A，具有较好的焊接强度，适合较大间隙的工件钎焊，焊接时比XR-FC0215更易形成堆积，填满缝隙。对铜铝管的钎焊推荐使用XR-FC22，其更易形成致密性好的接头。对于铜铝管外径较大，渗透深度要求较高的产品，建议使用铜铝钎焊丝XR-BW200和铜铝钎剂膏FS312C。

接头样式的设计是牢固接头的开始， 为保证接头拥有最高的强度, 常选用大于4倍最薄母材厚度的接头长度，对于板材接头，通常选用搭接接头,而对于管材，则往往选用承插接头来实现钎接，重要的是尽量避免采用对接接头形式，如因各种原因不能避免时，则可以用套管的方式将对接接头改为插接（崁入式接头）。

承插间隙是直接影响接头强度的主要因素之一，因为钎焊工件通过毛细管作用，接头间隙决定了毛细作用效果。对于直径在Ф25mm以下的铜铝管材，选用前述钎接材料是，间隙通常应控制在0.05~0.15mm范围内，对于大管径的钎接接头间隙，一般也不宜超过0.2mm。当钎焊不同材质的金属，确定接头间隙时一定要考虑各金属在钎焊温度下的热膨胀速度。

对于铜-铝管材承插接头，最好是将铜管设计成承口，将铝管插入，这是因为铜的延展性和塑性较好，容易形成外观漂亮的接头，其次是铝管插入后在钎剂作用下，容易形成一个相对密闭的熔池，以防止高温下氧化铝的发生。需要注意的是制作铜管承口时，应采用直径合适的芯棒和外卡圈作为胎具，对于大于Ф30mm的铜管，建议采用胀管器进行扩口，以保证接头美观和装配间隙。

钎接接头的焊前清理决定着焊接质量的优劣，最佳的毛细管作用发生在清洁的钎焊工件上. 对表面有油污的工件, 应该用有机溶剂或有机溶剂蒸汽清洗（如丙酮），焊接部位20mm范围内的氧化层应用金相砂纸或什锦锉彻底清理，尤其是经过扩口的承口内表面，清理一定要细心、彻底。

在钎焊过程中维持工件始终如一的排列( 处于合适的位置) 对保证有效的毛细管作用是及其重要的， 通常可以依靠工件自身的重力达到, 也可以借助其他一些辅助的夹具完成。当工件需要夹固时, 夹具应该尽可能地设计为小体积且材料为弱导热性的, 以减少加热过程中钎焊接头的热损耗。

对于搭接接头，焊接前彻底清除母材的油污等，可用毛笔等在焊接部位均匀地涂上钎焊膏，合上铜铝母材，保持焊件的平整，应用适当的夹具固定。加热时从焊缝处可看到钎焊膏先由膏状变成白色固体，继续加热，当固体变成液态时，钎剂膏达到活性温度，及时添加钎焊丝到焊缝中，当焊缝中流满钎料时，再用火焰微微扫一下焊接部位，使残留的钎剂能从焊缝中排出，避免夹渣。

对于承插钎接接头，焊接方法与搭接接头没有严格区别。来回移动焊枪均匀加热焊接部位，先加热铜件，后加热铝件。一旦工件到达钎焊温度(450-500°C，可目测到铜管焊接区域有一定的“湿润”感觉，加热时间与焊件直径、截面、散热条件等因素有关，例如Ф19mm标准铜管，在环境温度为25℃，微风，利用RTM-027 MAPP焊枪，约25秒左右即可达到焊接温度), 则开始应用钎料合金进行钎焊，毛细管作用将引领钎料合金填充工件完成接头连接。将钎料加入焊接部位时，让焊丝均匀熔化流入焊缝中，不可用火焰直接对准焊丝加热。迅速将钎料与施焊区接配，使其熔化并渗入到装配间隙中形成焊缝。添加钎料时，焊枪应随同钎料在熔池周围前后摆动，以促使钎料流动并充满整个焊接区域。当熔池充满钎料时，再用火焰微微扫一下焊接部位，使残留的钎剂能从焊缝中溢（排）出，避免夹渣和气孔。

移开焊枪，待工件自然冷却后，即可完成焊接。由于不均匀加热造成的热量失衡压力可能会导致焊件裂缝，这就要求接头温度至少降到焊件固态或熔解温度的50%以后，才能进一步加快冷却过程，冷却焊件时不能松开固定夹具，以免产生造成接头裂缝的残留应力。

当焊接大管径、大壁厚或散热条件快的焊件时，为提高焊接速度和得到高质量的焊接接头，应采用适当的保温措施（用保温材料缠绕、辅助加热等）。

因为钎剂具有腐蚀性, 任何残留物将有可能最终影响, 弱化接头牢固性. 可使用热水浸泡并洗刷掉钎剂残留物。当钎剂已经开始浸蚀并有可能留下有害的残留物时, 这种情况下必须进行酸洗才能去除残渣。

接头强度是检验钎焊接头完成后的重要指标，由于维修作业现场往往不具有进行压力试验的可能，这就需要首先进行焊接工艺评定，确定焊接工艺及焊接参数，制作现场焊接指导书。现场作业过程中，严格按照焊接工艺评定报告所规定的钎料、钎剂、操作方法进行，只要遵从上述条件，即可得到强度等同于试验件的焊接接头强度。

以铜铝承插接头为例(Ф19×1标准铜管)，采用浙江新锐焊接材料有限公司生产的铜铝药芯焊丝XR-FC22，在环境温度为10~30℃、风力为2级，遵守前文所述装配间隙、焊前清理、焊接、冷却等要求得到的焊接接头，当两侧均为75MPa拉力时，断裂位于铝管一侧，焊缝处完好。

水压试验：铜管一端封堵，在铝管一端加水压，试件在18MPa的压力下，保持3min，试件无变形、无裂纹、无泄漏。水压加到20~21MPa时，管路出现泄漏，破裂位置均在铝管上，焊缝处完好，不泄漏。