权利要求
1.一种高强度耐腐蚀铜铝焊接工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：在常温下，通过超音速气流将
铝合金颗粒喷涂到铜镍硅合金工件表面，并形成铝制复合层，所述铝合金颗粒的粒径为10-14μm;
步骤2：采用分子扩散焊工艺将所述铝制复合层与所述铜镍硅合金工件进行焊接，焊接温度为500℃-600℃，焊接压力为30～50MP;
步骤3：对所述铝制复合层进行顶锻，顶锻力度为100-400T、且顶锻时温度保持在500℃-600℃。
2.根据权利要求1所述的高强度耐腐蚀铜铝焊接工艺，其特征在于：在步骤1中，所述铝制复合层的喷涂厚度为8-10mm，且通过步骤3中的顶锻，将所述铝制复合层的厚度压缩至6-8mm。
3.根据权利要求1所述的高强度耐腐蚀铜铝焊接工艺，其特征在于：所述铜镍硅合金工件含有铜：90～95质量%、镍：2～5质量%、硅：1～2.5质量%;
所述铝合金颗粒含有铝：余量、硅：0.30～0.4质量%、铜：0.15%～1.20质量%、镁：0.25～0.4质量%、锌：≤0.10质量%、锰：≤0.10质量%、钛：≤0.10质量%、铬：≤0.10质量%、铁：0.000～0.350质量%。
4.根据权利要求3所述的高强度耐腐蚀铜铝焊接工艺，其特征在于：所述铜镍硅合金工件含有铜：93.5质量%、镍：4.5质量%、硅：2质量%;
所述铝合金颗粒含有铝：余量、硅：0.35质量%、铜：1质量%、镁：0.3质量%、锌：0.10质量%、锰：0.10质量%、钛：0.10质量%、铬：0.10质量%、铁：0.250质量%。
5.一种铜铝并沟线夹，包括相对设置的夹臂(1)及连接于所述夹臂(1)中部的螺栓组件(2)，所述夹臂(1)一端设有铜导线夹线槽(3)、另一端设有铝导线夹线槽(4)，其特征在于：所述铝导线夹线槽(4)表面设有铝制复合层(5)，所述夹臂(1)由铜镍硅合金材料制成，所述铝制复合层(5)由铝合金材料制成，且所述铝制复合层(5)与所述夹臂(1)之间采用权利要求1-4任一项所述的高强度耐腐蚀铜铝焊接工艺生产完成。
6.根据权利要求5所述的铜铝并沟线夹，其特征在于：所述铜导线夹线槽(3)为方形结构，所述铝导线夹线槽(4)为圆弧形结构，且所述铝导线夹线槽(4)的铝制复合层(5)和所述铜导线夹线槽(3)的表面均设有防滑锯齿(6)。
7.根据权利要求5所述的铜铝并沟线夹，其特征在于：所述螺栓组件(2)包括螺栓(18)及依次设在所述螺栓(18)上的平垫(19)、簧垫(20)和螺母(21),所述螺母(21)后端一体成型有环形密封部(17)，所述环形密封部(17)内设有密封圈(15)。
8.一种生产设备，用于生产权利要求5-7任一项所述的铜铝并沟线夹,包括冲床(7)，所述冲床(7)上设有冲压滑块(8)和位于所述冲压滑块(8)下方的冲压台(9)，其特征在于：所述冲压滑块(8)上设有顶锻杆(10)，所述冲压台(9)上设有模板(11)，所述模板(11)上设有夹臂治具(12)，所述顶锻杆(10)顶部设有与所述铝导线夹线槽(4)相适应的弧形面(13)，所述夹臂治具(12)内设有与所述夹臂(1)相适应的凹槽(14)、且所述凹槽(14)的侧壁阻隔于所述铝导线夹线槽(4)的两端。
9.根据权利要求8所述的生产设备，其特征在于：所述顶锻杆(10)的弧形面(13)前端设有冲压锯齿(16)。
10.根据权利要求8所述的生产设备，其特征在于：所述凹槽(14)由上凹槽(141)和下凹槽(142)组成、且所述上凹槽(141)宽于所述下凹槽(142)1-3mm。
说明书
技术领域
[0001]本发明属电气设备领域，尤其涉及一种电力并沟线夹。
背景技术
[0002]电力并沟线夹是一种用于电力领域的金具，主要用于连接两根平行导线，以传递电力。其结构包括：夹臂及连接于夹臂中部的螺栓组件，夹臂两端设有夹线槽。随着铜铝过渡连接的需求,铜铝并沟线夹也孕育而生。传统铜铝并沟线夹的夹臂通常由一半铜和一半铝焊接(通常采用摩擦焊、闪光焊、钎焊为主)而成，铜端与铜导线连接，铝端与铝导线连接，以达到铜铝过渡的目的。其存在的缺点是：强度和耐腐蚀性较差，焊接处容易断裂或被腐蚀。针对上述问题，最理想的解决办法是：采用高强度耐腐蚀的铜合金材料制成夹臂，然后在夹臂的其中夹线槽内设置高强度耐腐蚀的铝合金材料制成铝层，用于与铝导线连接。但存在的难点是：采用传统的焊接工艺，很难完成对高强度耐腐蚀的铜合金材料和铝合金材料之间以及圆弧形夹线槽内的焊接，即使免强完成焊接，铝层也很容易脱落。
[0003]另外：申请人通过检索发现:授权公告号为“CN202957350U”、名称为“铝基热轧复铜过渡并沟线夹”的中发明专利，其采用热轧工艺将薄铜片连接于铝制夹线的夹线槽内。该工艺申请人曾经也做过实验，发现热轧并不能解决铝和铜两种不同金属之间的电化腐蚀和接触不良问题，尤其是针对较厚铝层(大于6mm)和高强度耐腐蚀的铜铝合金两种材料之间的热轧，尤为困难。
发明内容
[0004]本发明要解决的技术问题是提供一种高强度耐腐蚀铜铝焊接工艺、铜铝并沟线夹及生产设备。
[0005]为解决上述问题，本发明采用的技术方案，包括以下步骤：
步骤1：在常温下，通过超音速气流将铝合金颗粒喷涂到铜镍硅合金工件表面，并形成铝制复合层，所述铝合金颗粒的粒径为10-14μm;
步骤2：采用分子扩散焊工艺将所述铝制复合层与所述铜镍硅合金工件进行焊接，焊接温度为500℃-600℃，焊接压力为30～50MP;
步骤3：对所述铝制复合层进行顶锻，顶锻力度为100-400T、且顶锻时温度保持在500℃-600℃。
[0006]所述的高强度耐腐蚀铜铝焊接工艺，其特征在于：在步骤1中，所述铝制复合层的喷涂厚度为8-10mm，且通过步骤3中的顶锻，将所述铝制复合层的厚度压缩至6-8mm。
[0007]所述的高强度耐腐蚀铜铝焊接工艺，其特征在于：所述铜镍硅合金工件含有铜：90～95质量%、镍：2～5质量%、硅：1～2.5质量%;
所述铝合金颗粒含有铝：余量、硅：0.30～0.4质量%、铜：0.15%～1.20质量%、镁：0.25～0.4质量%、锌：≤0.10质量%、锰：≤0.10质量%、钛：≤0.10质量%、铬：≤0.10质量%、铁：0.000～0.350质量%。
[0008]所述的高强度耐腐蚀铜铝焊接工艺，其特征在于：所述铜镍硅合金工件含有铜：93.5质量%、镍：4.5质量%、硅：2质量%;
所述铝合金颗粒含有铝：余量、硅：0.35质量%、铜：1质量%、镁：0.3质量%、锌：0.10质量%、锰：0.10质量%、钛：0.10质量%、铬：0.10质量%、铁：0.250质量%。
[0009]一种铜铝并沟线夹，包括相对设置的夹臂及连接于所述夹臂中部的螺栓组件，所述夹臂一端设有铜导线夹线槽、另一端设有铝导线夹线槽，其特征在于：所述铝导线夹线槽表面设有铝制复合层，所述夹臂由铜镍硅合金材料制成，所述铝制复合层由铝合金材料制成，且所述铝制复合层与所述夹臂之间采用上述任一项所述的高强度耐腐蚀铜铝焊接工艺生产完成。
[0010]所述的铜铝并沟线夹，其特征在于：所述铜导线夹线槽为方形结构，所述铝导线夹线槽为圆弧形结构，且所述铝导线夹线槽的铝制复合层和所述铜导线夹线槽的表面均设有防滑锯齿。
[0011]所述的铜铝并沟线夹，其特征在于：所述螺栓组件包括螺栓及依次设在所述螺栓上的平垫、簧垫和螺母,所述螺母后端一体成型有环形密封部，所述环形密封部内设有密封圈。
[0012]一种生产设备，用于生产上述任一项所述的铜铝并沟线夹,包括冲床，所述冲床上设有冲压滑块和位于所述冲压滑块下方的冲压台，其特征在于：所述冲压滑块上设有顶锻杆，所述冲压台上设有模板，所述模板上设有夹臂治具，所述顶锻杆顶部设有与所述铝导线夹线槽相适应的弧形面，所述夹臂治具内设有与所述夹臂相适应的凹槽、且所述凹槽的侧壁阻隔于所述铝导线夹线槽的两端。
[0013]所述的生产设备，其特征在于：所述顶锻杆的弧形面前端设有冲压锯齿。
[0014]所述的生产设备，其特征在于：所述凹槽由上凹槽和下凹槽组成、且所述上凹槽宽于所述下凹槽1-3mm。
[0015]本发明的高强度耐腐蚀铜铝焊接工艺、铜铝并沟线夹及生产设备优点如下：1、能实现将高强度耐腐蚀铝合金材料焊接至高强度耐腐蚀夹臂的夹线槽内，且界面结合度高，铝层不易脱落;2、不易电化腐蚀、且导电率高;3、电力并沟线夹整体高强度耐腐蚀性好，强度是传统并沟线夹的5-10倍。
[0016]下面结合说明书附图对本发明做进一步说明。
附图说明
[0017]图1是本发明铜铝并沟线夹的结构示意图;
图2是本发明夹臂的正面视图和侧面视图;
图3是本发明螺母的结构示意图;
图4是本发明生产设备的结构示意图;
图5是本发明顶锻杆和治具的纵向剖视图;
图6是本发明治具的横向剖视图;
图7是本发明顶锻杆的结构示意图。
具体实施方式
实施例1:
[0018]本发明的高强度耐腐蚀铜铝焊接工艺，包括以下步骤：
步骤1：在常温下，通过超音速气流将铝合金颗粒喷涂到铜镍硅合金工件的表面，使颗粒发生强烈的塑性变形并沉积形成涂层，即形成铝制复合层，所述铝合金颗粒的粒径为10-14μm。
[0019]步骤2：采用分子扩散焊工艺(通过在一定的温度和压力下，使金属物体在高温下接触面之间的分子扩散后形成接合)将所述铝制复合层与所述铜镍硅合金工件进行焊接，焊接温度为500℃-600℃，理想为550℃，焊接时的压力理想为30～50MP。以达到最佳的焊接效果。
[0020]步骤3：对所述铝制复合层进行顶锻，顶锻力度为100-400T，理想为300T，且顶锻时温度保持在500℃-600℃，理想为550℃。通过顶锻工艺，可对所述铝制复合层进行压缩，以进一步提高所述铝制复合层的密度和强度，同时使焊接界面结合度更高，进而使铝制复合层更加不易脱落。
[0021]优选的，在步骤1中，所述铝制复合层的喷涂厚度为8-10mm，理想为9mm，且通过步骤4中的顶锻，将所述铝制复合层的厚度压缩至7mm。以达到最佳的强度和界面结合度。
[0022]优选的，所述铜镍硅合金工件含有铜：90～95质量%、镍：2～5质量%、硅：1～2.5质量%。所述铝合金颗粒含有铝：余量、硅：0.30～0.4质量%、铜：0.15%～1.20质量%、镁：0.25～0.4质量%、锌：≤0.10质量%、锰：≤0.10质量%、钛：≤0.10质量%、铬：≤0.10质量%、铁：0.000～0.350质量%。最佳的：所述铜镍硅合金工件含有铜：93.5质量%、镍：4.5质量%、硅：2质量%;所述铝合金颗粒含有铝：余量、硅：0.35质量%、铜：1质量%、镁：0.3质量%、锌：0.10质量%、锰：0.10质量%、钛：0.10质量%、铬：0.10质量%、铁：0.250质量%。采用上述配方的铜镍硅合金和铝合金能较好的适用于本发明的生产工艺，使得生产出来的工件不但高强度耐腐蚀，且界面结合度高，铝层不易脱落。其中，铜镍硅合金制成的工件具有如下优点：
1、高强度和硬度，硬度可达到130-140HB;
2、良好的导电性和导热性，继承了铜的优异导电性能，同时镍和硅的加入提高了材料的强度和耐腐蚀性，导电率为纯铜的90～95%。
[0023]铝制复合层具有如下优点：
1、具有较高的冲击韧性，对缺口不敏感，适合进行热处理强化;
2、具有极好的热塑性，可以高速锻造成结构复杂的锻件;
3、焊接性能和耐蚀性优良，无应力腐蚀开裂现象。
实施例2:
[0024]如图1-图3所示，本发明的铜铝并沟线夹，包括相对设置的夹臂1及连接于所述夹臂1中部的螺栓组件2，所述夹臂1一端设有铜导线夹线槽3，所述夹臂1另一端设有铝导线夹线槽4。所述铝导线夹线槽4表面设有铝制复合层5，所述夹臂1由铜镍硅合金材料制成，所述铝制复合层5由铝合金材料制成，且所述铝制复合层5与所述夹臂1之间采用实施例1所述的高强度耐腐蚀铜铝焊接工艺生产完成。铜镍硅合金材料、铝合金材料的配方也与实施例1的相同。
[0025]优选的，所述铜导线夹线槽3为方形结构，所述铝导线夹线槽4为圆弧形结构。且所述铝导线夹线槽4的铝制复合层5和所述铜导线夹线槽3的表面均设有防滑锯齿6。在应用时：需要将铜导线的端部加工成与所述铜导线夹线槽3相适应的方形结构。由于铜导线材质较为坚硬、且表面光滑，采用传统的圆形夹线槽与圆形铜导线连接，当导线在晃动时，容易出现二者相对转动等的松动现象。而采用方形口连接，并结合所述防滑锯齿6后，可杜绝该现象。
[0026]优选的，所述螺栓组件2包括螺栓18及依次设在所述螺栓18上的平垫19、簧垫20和螺母21,所述螺母21后端一体成型有环形密封部17，所述环形密封部17内设有密封圈15。当所述夹臂1通过所述螺栓组件2紧固后，所述环形密封部17内的密封圈15密封于螺纹间隙，防止雨水渗入，造成腐蚀。
实施例3:
[0027]参照图4-图7所示，本发明的一种生产设备，用于生产实施例2所述铜铝并沟线夹,包括冲床7，所述冲床7上设有冲压滑块8和位于所述冲压滑块8下方的冲压台9。所述冲压滑块8上设有顶锻杆10，所述冲压台9上设有模板11，所述模板11上设有夹臂治具12，所述顶锻杆10顶部设有与所述铝导线夹线槽4相适应的弧形面13。所述夹臂治具12内设有与所述夹臂1相适应的凹槽14，且所述凹槽14的侧壁阻隔(包裹)于所述铝导线夹线槽4的两端，使得通过超音速气流将所述铝合金颗粒喷涂到所述铝导线夹线槽4表面时，颗粒不会飞溅到外面，更易于涂层的沉积，且在顶锻时，可对两端被挤压出来的铝材进行阻隔，从而能更好对铝制复合层进行压缩。
[0028]优选的，所述顶锻杆10的弧形面13前端设有冲压锯齿16。使得在顶锻的同时，能加工出防滑锯齿，省略了后续的车床加工，加工效率更高。
[0029]优选的，所述凹槽14由上凹槽141和下凹槽142组成,且所述上凹槽141比所述下凹槽142宽1-3mm。由于通过冷喷后形成的铝层两端可能存在不平整现象，通过设置加宽的所述上凹槽141，使得冷喷完成的铝制复合层两端宽于所述夹臂1，进而可进行铣削加工，以确保平整。
[0030]如上所述，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施案例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的结构及技术内容做出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施案例，但是凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施案例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案范围。
说明书附图(7)
声明：
“高强度耐腐蚀铜铝焊接工艺、铜铝并沟线夹及生产设备” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：金锢电气有限公司
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2025年03月21日 ~ 23日 
