专利名称：导体的焊接方法
技术领域：
本发明涉及用高能量射束焊接组入电开闭器的导体的导体焊接方法。
现有技术中，作为此种铝合金构成的导体的焊接法之一，有使用焊填合金(溶加材)的MIG焊接法。该MIG焊接法中，如图7所示，焊丝3由与焊接电源1连接的焊接电流导体2保持，焊接中，电被稳定地供给焊丝3。另外，在焊接中，为了防止焊接金属的氧化，通过包围焊丝3的管咀5供给非活性气体4。在铝合金构成的导体管6和端子零件7上，预先加工出焊接坡口8、9，保持同心并对接的导体管6和端子零件7由焊接金属10埋住焊接坡口8、9部地焊接成一体。为了容易地进行焊接坡口8、9的对中心，导体管6和端子零件7用凹窝嵌合住。
该焊接中，电被供给焊接电流导体2，这时，电流流过焊填合金即焊丝3，焊丝3前端产生的电弧将焊丝3熔融，通过连续地送出焊丝3，生成焊接金属10，埋住焊接坡口8、9，导体管6与端子零件7接合成一体。
通常，导体管6和端子零件7是采用导电率良好的Al-Mg-Si类合金，但该材料的焊接裂纹感受性高。因此，为了防止焊接裂纹，焊丝3采用焊接性好的Al-Si类合金或Al-Mg类合金。
除了该MIG焊接外，近年来，也采用电子束焊接法(日本特开平3-57575号公报、特开平4-182078号公报等)。该电子束焊接法中，如图8所示，在导体管6和端子零件7上预先形成焊接坡口8、9，在该焊接坡口8、9之间，根据熔融金属量插入0.2至2.0mm的环状焊填合金11。焊接中，电子束12将焊填合金11熔融，生成焊接金属10，埋住焊接坡口8、9，导体管6与端子零件7接合成一体。
这时，电子束12借助偏转线圈13对准焊接坡口宽度地摆动。另外，标记14表示使电子束聚集的聚集线圈。该电子束焊接与MIG焊接相比，能量密度大，即使焊接深度相同，也能大幅度缩窄焊接金属10的宽度，而且，即使使用相同的焊填合金，也能更多地由母材稀释焊填合金，因此，焊接金属10部的成分可调节为Si,0.45～5.35％、Mg0,15～0.87％。
用上述电子束焊接法焊接导体时，母材的稀释率虽然高达60％(见图9)，但焊接速度也比较高，焊填合金11向焊接金属10中的混合不能充分进行，Si或Mg的分布容易不均匀。尤其是在焊接金属/母材界面中Si量或Mg量显著降低，在该部分可能会引起焊接裂纹。
为此，本发明的目的是提供一种焊接金属中的Si或Mg的分布均匀且防止焊接裂纹的导体焊接方法。
为了解决上述问题，本发明采取以下技术方案导体的焊接方法，在铝合金导体管的焊接坡口与铝合金端子零件的焊接坡口之间，插入铝合金构成的焊填合金，用高能量射束照射该焊填合金，将双方部件焊接成一体，其特征在于，将母材对于焊接金属的稀释率控制在一定范围内地照射高能量射束，使焊接金属中的Si量以重量百分比计为5.35～12.0％。
所述的导体的焊接方法，其特征在于，母材对于上述焊接金属的稀释率保持为不足60％。
所述的导体的焊接方法，其特征在于，上述导体管的焊接坡口形成为台阶形状，而且上述端子部件的焊接坡口形成为台阶形状，在双方的该台阶形状的焊接坡口之间，插入与该台阶形状相吻合的焊填合金，将该双方部件焊接起来。
所述的导体的焊接方法，其特征在于，上述导体管的焊接坡口形成为三角形状，上述端子部件的焊接坡口形成为三角形状，在双方的该三角形状焊接坡口之间，插入与该三角形状相吻合的焊填合金，将该双方的部件焊接起来。
导体的焊接方法，在铝合金导体管的焊接坡口与铝合金端子零件的焊接坡口之间，插入铝合金构成的焊填合金，用高能量射束照射该焊填合金，将双方部件焊接成一体，其特征在于，使射束中心靠近焊填合金地用高能量射束照射与上述焊接坡口相接的该焊填合金的两端缘部。
所述的导体的焊接方法，其特征在于，在上述导体管和/或端子零件的焊接坡口，用堆焊或熔射形成由铝合金构成的焊填合金。
导体的焊接方法，在铝合金导体管的焊接坡口与铝合金端子零件的焊接坡口之间，插入Al-Mg类合金构成的焊填合金，用高能量射束照射该焊填合金，将双方部件焊接成一体，其特征在于，以重量百分比计，焊接金属中的Mg量调节为0.87～5.0％。
所述的导体的焊接方法，其特征在于，用Al-Mg-Si类合金构成的。焊填合金代替Al-Mg类合金构成的该焊填合金，插入上述导体管与端子零件的焊接坡口之间，以重量百分比计，焊接金属中的Mg量和Si量，分别调节为0.87～2.0％和1.2～4.8％。
所述的导体的焊接方法，其特征在于，上述导体管的焊接坡口形成为台阶形状，上述端子部件的焊接坡口形成为台阶形状，在双方的该台阶形状的焊接坡口之间，插入与该台阶形状相吻合的焊填合金，将该双方部件焊接起来。
所述的导体的焊接方法，其特征在于，上述导体管的焊接坡口形成为三角形状，上述端子部件的焊接坡口形成为三角形状，在双方的该三角形状的焊接坡口之间，插入与该三角形状相吻合的焊填合金，而将该双方部件进行焊接。
所述的导体焊接的焊接方法，其特征在于，在上述导体和/或端子零件的焊接坡口，用堆焊或熔射形成由Al-Mg类合金或Al-Mg-Si类合金构成的焊填合金。
一种导体，其特征在于其是用权利要求1至11所述方法制造的导体。
本发明提供的导体的焊接方法，在铝合金导体管的焊接坡口与铝合金端子零件的焊接坡口之间，插入铝合金构成的焊填合金，用电子束或激光照射该焊填合金，将双方部件焊接成一体，其特征在于，将母材相对于焊接金属的稀释率控制在一定范围内地照射电子束或激光，以重量百分比计，使焊接金属中的Si量为5.35～12.0％。
该焊接方法中，焊接金属中的Si量增加，所以Si的分布不均匀减少，可减少在焊接金属/母材界面上的焊接裂纹。
另外，该焊接方法中，母材的稀释率最好保持为不足60％。为了保持该稀释率，如果焊填合金的厚度薄，则Si量达不到希望值，所以焊填合金的厚度必须超过0.5mm。
另外，最好上述导体管的焊接坡口形成为台阶形状，上述端子部件的焊接坡口形成为台阶形状，在双方的该台阶形状焊接坡口之间，插入与该台阶形状相吻合的焊填合金，将该双方部件焊接起来。
该方法中，母材的稀释率更加降低，Si大大增加，所以Si的分布不均匀更加减少，可减少在焊接金属/母材界面上的焊接裂纹。
另外，最好上述导体管的焊接坡口形成为三角形状，上述端子部件的焊接坡口形成为三角形状，在双方的该三角形状焊接坡口之间，插入与该三角形状相吻合的焊填合金，将该双方部件焊接起来。
该方法中，母材的稀释率更加降低，Si大大增加，所以Si的分布不均匀更加减少，可减少在焊接金属/母材界面上的焊接裂纹。
另外，本发明的导体的焊接方法，在铝合金导体管的焊接坡口与铝合金端子零件的焊接坡口之间，插入铝合金构成的焊填合金，用电子束或激光照射该焊填合金，将双方部件焊接成一体，其特征在于，使射束中心靠近焊填合金地用电子束或激光照射与上述焊接坡口相接的该焊填合金的两端缘部。
该方法中，母材的稀释率降低，焊接金属中的Si增加，所以Si的分布不均匀得到改善，可减少在焊接金属/母材界面上的焊接裂纹。
另外，本发明的导体的焊接方法，在铝合金导体管的焊接坡口与铝合金端子零件的焊接坡口之间，插入Al-Mg类合金构成的焊填合金，用电子束或激光照射该焊填合金，将双方部件焊接成一体，其特征在于，以重量百分比计，焊接金属中的Mg量调节为0.87～5.0％。
该焊接方法中，由于焊接金属中的Mg量增加，所以，Mg的分布不均匀减少，可减少在焊接金属/母材界面上的焊接裂纹。
另外，本发明的导体的焊接方法，在铝合金导体管的焊接坡口与铝合金端子零件的焊接坡口之间，插入Al-Mg-Si类合金构成的焊填合金，用电子束或激光照射该焊填合金，将双方部件焊接成一体，其特征在于，以重量百分比计，焊接金属中的Mg量和Si量，分别调节为0.87～2.0％和1.2～4.8％。
该焊接方法中，由于焊接金属中的Mg量和Si都增加，所以，Mg的分布不均匀和Si的分布不均匀都减少，可减少在焊接金属/母材界面上的焊接裂纹。
另外，最好上述导体管的焊接坡口形成为台阶形状，上述端子部件的焊接坡口形成为台阶形状，在双方的该台阶形状焊接坡口之间，插入与该台阶形状相吻合的焊填合金，将该双方部件焊接起来。
该焊接方法中，母材的稀释率更加降低，Mg和Si大大增加，所以Mg的分布不均匀和Si的分布不均匀更加减少，可减少在焊接金属/母材界面上的焊接裂纹。
另外，最好上述导体管的焊接坡口形成为三角形状，上述端子部件的焊接坡口形成为三角形状，在双方的该三角形状焊接坡口之间，插入与该三角形状相吻合的焊填合金，将该双方部件焊接起来。
该焊接方法中，母材的稀释率更加降低，Mg和Si大大增加，所以Mg的分布不均和Si的分布不均匀更加减少，可减少在焊接金属/母材界面上的焊接裂纹。
另外，本发明的导体焊接方法，在上述导体管和/或端子零件的焊接坡口，用堆焊或熔射形成由铝合金构成的焊填合金或Al-Mg类合金构成的焊填合金或Al-Mg-Si类合金构成的焊填合金。
该焊接方法中，焊填合金的断面形状不限于特定的形状，可为自由的形状。焊填合金的断面形状可更接近坡口形状，可以使母材稀释率更加降低。因此，焊接金属中的Si量或Mg量可增加，防止焊接裂纹。
该焊填合金的形成可用各种方法实施。可以采用火焰熔射法、高速火焰熔射法、大气等离子熔射法、减压等离子熔射法等，可形成所需形状的焊填合金。
以下参照附图，详细说明
具体实施例方式
图1是表示本发明焊接方法中所用装置构造的模式图。
图2是表示用本发明的焊接方法得到的母材稀释率的图。
图3是表示本发明中的焊接坡口和焊填合金的断面图。
图4是表示本发明中的焊接坡口和焊填合金的断面图。
图5是表示用本发明方法得到的母材的熔融状态的模式图。
图6是表示本发明中焊填合金的形成方法的模式图。
图7是表示现有的导体的MIG焊接方法的模式图。
图8是表示现有的导体的电子束焊接方法的模式图。
图9是表示用现有焊接方法得到的母材稀释率的图。
(实施例1)图1表示焊接施工中所用装置的构造。该装置备有焊接电源1，在该焊接电源1上连接着灯丝15。电子束12通过该灯丝15照射。由Al-Mg-Si类合金构成的导体管6及端子零件7上形成焊接坡口8、9，把环状焊填合金11插入直线状焊接坡口8、9之间，用偏转线圈13一边使电子束12振摆，一边将焊填合金11熔融而焊接。
该焊接中，限制对于焊接金属10的母材的稀释率。焊填合金11的板厚在0.5mm以下时稀释率超过60％，板厚超过0.5mm时，可得到所希望的低稀释率(见图2)。表1中表示使焊填合金11的板厚变化进行焊接时的、焊接金属10中的Si和Mg的成分变化程度。为了比较，该表1中也表示了用现有方法得到的结果。
表1
与现有技术的方法相比，Si量增加，以重量百分比计，提高5.351.2％。由于Si量的增加，Si的分布不均匀减少，焊接金属/母材界面中的焊接裂纹减少。另外，在焊接部也未产生任何缺陷。(实施例2)为了比实施例1更抑制母材的稀释率，形成图3所示台阶形焊接坡口16、17和图4所示三角形焊接坡口18、19，把与台阶形状相吻合的焊填合金20和与三角形状相吻合的焊填合金21分别插入焊接坡口16、17之间和焊接坡口18、19之间，一边使电子束12振摆，一边熔融焊填合金20和焊填合金21进行焊接。
与采用环状焊填合金11的实施例1相比，采用与台阶状焊接坡口16、17相吻合的焊填合金20以及采用与三角状焊接坡口18、19相吻合的焊填合金21的焊接，母材的稀释率更加降低，Si量更增加，Si的分布更均匀。
另外，对于在环状焊填合金11中较难的焊接金属10的小焊接，也能确保充分量的Si。(实施例3)为了抑制母材的稀释率，本发明者研究出了焊接焊填合金的与焊接坡口相接的两端缘的方法。图5中表示将电子束12照射到焊填合金11的两端缘上得到的焊接部。在导体管6和端子零件7上，预先形成与环状焊填合金11相吻合的直线状焊接坡口8、9。电子束12先靠近焊填合金地将射束中心照射到与焊接坡口8相接的焊填合金11的端缘，抑制母材(导体管6)的熔融。接着，电子束12靠近焊填合金地将束中心照射与焊接坡口9相接的焊填合金11的端缘，抑制母材(端子零件7)的熔融。
该方法中，母材的稀释率也降低。结果，焊接金属10中的Si量增加，Si的分布改善，减少焊接裂纹。(实施例4)采用实施例1的装置，把Al-Mg类合金构成的焊填合金11插入导体管6的焊接坡口8与端子零件7的焊接坡口9之间，一边使电子束振摆，一边熔融焊填合金11，进行焊接。焊接金属10中的Mg量以重量百分比计调节为0.87至5.0％。
另外，把由Al-Mg-Si类合金构成的焊填合金11插入导体管6的焊接坡口8与端子零件7的焊接坡口9之间，一边使电子束12振摆，一边熔融焊填合金11，进行焊接。焊接金属10中的Mg量以百分比计，均调节为0.87至2.0％,Si量调节为1.2至4.8％。
Mg的单独添加、以及Mg和Si的添加，可以使焊接金属10中的Mg量、以及Mg量和Si量增加，可有效防止焊接裂纹。(实施例5)另外，也作了对添加材进行种种改变的研究和改变高能量射束照射位置的研究。还研究了在预先形成的焊接坡口上用堆焊或熔射法形成焊填合金的方法。图6表示用大气等离子熔射法形成的焊填合金之一例。从焊枪22产生电弧23，加热作为焊填合金的粉末24，用熔射在端子零件7的焊接坡口9处形成焊填金属25。
该方法中，由于用熔射形成焊填合金，所以，焊接坡口9的形状可自由决定。当然，也适用于实施例1、2、3的焊接方法中采用的焊接坡口。
采用该方法，焊填合金11可以更接近坡口形状，更降低母材的稀释率。例如，与具有相同断面积的环状焊填合金11相比，可以使焊接金属10中的Si量增加，有效防止焊接裂纹。
本发明的效果上面所述本发明中，用高能量射束集中地使焊填合金熔融，把母材对于焊接金属的稀释率限制在一定的范围内，所以，可使焊接金属中的Si或Mg的分布均匀。因此，本发明的焊接方法，可防止在铝制导体的接合部产生焊接裂纹。
权利要求
1．导体的焊接方法，在铝合金导体管的焊接坡口与铝合金端子零件的焊接坡口之间，插入铝合金构成的焊填合金，用高能量射束照射该焊填合金，将双方部件焊接成一体，其特征在于，将母材对于焊接金属的稀释率控制在一定范围内地照射高能量射束，使焊接金属中的Si，量以重量百分比计为5.35～12.0％。
2．如权利要求1所述的导体的焊接方法，其特征在于，母材对于上述焊接金属的稀释率保持为不足60％。
3．如权利要求1所述的导体的焊接方法，其特征在于，上述导体管的焊接坡口形成为台阶形状，而且上述端子部件的焊接坡口形成为台阶形状，在双方的该台阶形状的焊接坡口之间，插入与该台阶形状相吻合的焊填合金，将该双方部件焊接起来。
4．如权利要求1所述的导体的焊接方法，其特征在于，上述导体管的焊接坡口形成为三角形状，上述端子部件的焊接坡口形成为三角形状，在双方的该三角形状焊接坡口之间，插入与该三角形状相吻合的焊填合金，将该双方的部件焊接起来。
5．导体的焊接方法，在铝合金导体管的焊接坡口与铝合金端子零件的焊接坡口之间，插入铝合金构成的焊填合金，用高能量射束照射该焊填合金，将双方部件焊接成一体，其特征在于，使射束中心靠近焊填合金地用高能量射束照射与上述焊接坡口相接的该焊填合金的两端缘部。
6．如权利要求1至5中任一项所述的导体的焊接方法，其特征在于，在上述导体管和/或端子零件的焊接坡口，用堆焊或熔射形成由铝合金构成的焊填合金。
7．导体的焊接方法，在铝合金导体管的焊接坡口与铝合金端子零件的焊接坡口之间，插入Al-Mg类合金构成的焊填合金，用高能量射束照射该焊填合金，将双方部件焊接成一体，其特征在于，以重量百分比计，焊接金属中的Mg量调节为0.87～5.0％。
8．如权利要求7所述的导体的焊接方法，其特征在于，用Al-Mg-Si类合金构成的。焊填合金代替Al-Mg类合金构成的该焊填合金，插入上述导体管与端子零件的焊接坡口之间，以重量百分比计，焊接金属中的Mg量和Si量，分别调节为0.87～2.0％和1.2～4.8％。
9．如权利要求7或8所述的导体的焊接方法，其特征在于，上述导体管的焊接坡口形成为台阶形状，上述端子部件的焊接坡口形成为台阶形状，在双方的该台阶形状的焊接坡口之间，插入与该台阶形状相吻合的焊填合金，将该双方部件焊接起来。
10．如权利要求7或8所述的导体的焊接方法，其特征在于，上述导体管的焊接坡口形成为三角形状，上述端子部件的焊接坡口形成为三角形状，在双方的该三角形状的焊接坡口之间，插入与该三角形状相吻合的焊填合金，而将该双方部件进行焊接。
11．如权利要求7至10中任一项所述的导体焊接的焊接方法，其特征在于，在上述导体和/或端子零件的焊接坡口，用堆焊或熔射形成由Al-Mg类合金或Al-Mg-Si类合金构成的焊填合金。
12．一种导体，其特征在于其是用权利要求1至11所述方法制造的导体。
全文摘要
本发明公开一种导体的焊接方法,能使焊接金属中的Si或Mg的分布保持均匀,防止焊接裂纹产生,在铝合金导体管的焊接坡口与铝合金端子零件的焊接坡口之间,插入铝合金构成的环状焊填合金,用电子束照射该焊填合金使其熔融,将双方部件焊接成一体。将母材对于焊接金属的稀释率控制为不足60%的值,以重量百分比计,将焊接金属中的Si量调节为5.35～12.0%。
文档编号B23K26/00GK1234308SQ9910272
公开日1999年11月10日 申请日期1999年3月4日 优先权日1998年3月6日
发明者田村雅贵, 牧野吉延, 木村盛一郎, 友田宪次, 雏田谷博 申请人:东芝株式会社