大面积大厚度tu2铜/钢爆炸复合材料及缺陷的修复方法
【技术领域】
[0001] 本发明专利涉及一种解决大面积大厚度覆层（紫铜板）与基板（钢板）未贴合的 修复方法，尤其是针对覆层在5-12mm的铜钢复合板。属于铜类复合材料技术领域。
【背景技术】
[0002] 目前，用爆炸焊接的方法生产的铜钢复合板，在爆炸工艺不适当时就会产生局部 不贴合，若不加以修复，在后期的使用过程中不贴合部位扩大，最终加速设备的报废。国内 有些厂家在铜覆层小于4mm且板幅小的情况下采用火焰烘烤预热的方式进行修复，但是烘 烤的面积有限，在短时间之内温度就流失掉了，无法连续焊接，还需再一次的火焰烘烤进行 焊接，虽然可以完成贴合性修复，但是铜在烘烤预热时极易氧化和吸收气体等产生低熔点 共晶，在热应力的作用下即产生热裂纹严重影响焊接质量。若板幅大且厚度在5-12mm时， 由于散热过快，烘枪离开板面时温度立即下降，铜的熔滴无法与母材融合，该方法就行不通 了；若根据专利200610040174. 6的方法，实施二次补爆的途径，可以完成修复，但是成本增 大。
【发明内容】
[0003] 本发明专利提供一种修复方法，不仅可以将不贴合处焊合，降低修复成本，而且还 解决铜在高温下氧化和吸收气体等问题，避免热裂纹，保证内部及表面的质量。
[0004] 本发明的技术解决方案：大面积大厚度TU2铜/钢爆炸复合材料及缺陷的修复方 法，其工艺包括坡口设计加工、过渡层堆焊、整体加热工艺、梯度均匀保温、覆层堆焊及超声 波处理。
[0005] 所述的铜钢复合材料的覆层牌号是TU2。
[0006] 所述的坡口设计及加工是根据复合板特有的结构特征，尽量减少堆焊铜的体积， 所以对缺陷区域已复合的铜层打磨出120° ±Γ的坡口，为了避免钢一侧熔合区液态铜 向钢粒之间渗透而产生热裂纹，对碳钢层在已复合部位向下去除2-2. 5_并加工光滑，目 的是施焊一层过渡层。
[0007] 所述的过渡层堆焊是采用02. 4-03. 0的ERNi-I或者ERNiCu-7的焊丝，电流采用 90-130A，在钢侧堆焊两层，并加工与铜钢结合面平齐。目的是防止铜和碳钢直接接触。因 为铜钢在熔融的状态下无限固溶，在固态下有限固溶，而过渡层主要含镍元素，镍可无限固 溶钢和铜，所以采用ERNi-I或者ERNiCu-7的焊丝打底层，可以避免铜钢直接接触。
[0008] 所述的整体加热工艺是将铜钢复合板放到退火炉里，根据不同的板厚，整体加热 到350-600°C，保温30min。目的是预热工件，便于堆焊铜时，熔化母材，能形成熔池。
[0009] 所述的梯度均匀保温是指将预热结束的铜钢复合板迅速取出放在预先铺置的厚 30mm的保温棉上，在铜钢复合板表面迅速盖上一层保温棉，在需要堆焊的位子将保温棉去 除。此方法可以将预热后的铜钢复合板保温时间延长，确保施焊温度满足焊接要求。
[0010] 所述的铜覆层堆焊及超声波处理是指用02. 4-03. 0的ERNi-I或者ERNiCu-7的焊 丝在铜与过渡层之间焊一周，之后改用03. O的ERCu焊丝在打底层上一层一层的堆焊。每 堆焊一层铜就要用球形的超声波冲击枪冲击一次，然后再打磨去除氧化皮进行下一层的堆 焊，堆焊余高超出板面2-3mm后停止堆焊，在堆焊铜层用球形的超声波冲击枪头冲击2至3 遍，之后将补焊区用保温棉覆上，使其自然冷却至室温。此方法采用氩弧焊堆焊及焊后打 磨的方式减少了铜形成低熔点共晶的数量，间断式的采用超声波冲击的方法减小残余热应 力、破碎粗大晶粒，避免了堆焊区域铜的晶粒粗大、塑性下降、热裂纹等质量问题。
[0011] 本发明的优点：通过整体加热工艺、梯度保温、超声波冲击处理的方式解决了大板 幅，大厚度覆层爆炸铜钢复合板修复难点；工艺及操作流程简单，具有很强的经济实用性。
【附图说明】
[0012] 下面结合附图和实施例对本发明专利进一步说明。
[0013] 图1是本技术发明的修复坡口。
[0014] 图2是本技术发明前三步施焊步骤图释。
[0015] 图1中1为铜覆层，2为碳钢层；图2中1为先堆焊的过渡层，2为预热后的过渡 层，3为铜的填充层。
【具体实施方式】
[0016] 实施例1
[0017] 材质 TU2+Q235B，尺寸（6+34) X 900 X 1800mm ;不贴合尺寸 70 X 250mm，位置为边部 未贴合。
[0018] 一、坡口设计加工，采用砂轮机，沿着预先划的线，向下切割至碳钢层，将未贴合处 的铜板去除，用60#砂轮将Q235B板加工去除2-2. 5mm，其中两个直角处采用不锈钢质磨头 打磨，对覆层的三个边打磨出120°的坡口。
[0019] 二、过渡层堆焊工艺，使用氩弧焊的方式，采用Φ 2. 4ERNi-l焊丝，第一层120A电 流，第二层IlOA电流进行施焊，堆焊完成后，加工与结合面平齐。
[0020] 三、整体加热工艺，采用l〇〇°C / h的升温速度，将铜钢复合板加热到480°C，并保 温 30min。
[0021] 四、梯度保温工艺，准备两块尺寸为30 X 920 X 1820mm和30 X 940 X 1840mm保温 棉，将30 X 920 X 1820mm的保温棉铺置在下面，30 X 940 X 1840mm用于盖面，将用于盖面的 保温棉在需要补焊的位置预留80 X 260mm的面积。
[0022] 五、堆焊工艺，将打底层表面氧化皮加工干净，使用（t2.4ERNi-l焊丝，采用200A 电流在坡口的三个边角处环焊一周；然后用Φ 3. OERCu焊丝采用280-300A电流一层一层的 堆焊，期间采用超声波冲击枪在每焊一层后，冲击一次。
[0023] 实施例2
[0024] 材质TU2+Q235B，尺寸（10+20) X 2100 X 6000mm ;不贴合为Φ 50mm的圆形，位置为 中间部位未贴合。
[0025] -、坡口设计加工，采用砂轮机，沿着预先划的线，向下切割至碳钢层，将未贴合处 的铜板去除，用60#砂轮将Q235B板加工去除2-2. 5mm，其中在圆形结合面处采用不锈钢质 磨头打磨，对覆层的圆周部位打磨出120°的坡口。
[0026] 二、过渡层堆焊工艺，使用氩弧焊的方式，采用（t2.4ERNiCu-7焊丝，第一层130A 电流，第二层120A电流进行施焊，堆焊完成后，打磨与结合面平齐。
[0027] 三、整体加热工艺，采用100°C / h的升温速度，将铜钢复合板加热到600°C，并保 温 20min。
[0028] 四、梯度保温工艺，准备两块尺寸为30 X 2120 X 6020mm和30 X 2140 X 6040mm保温 棉，将30 X 2120 X 6020mm的保温棉铺置在下面，30 X 2140 X 6040mm用于盖面，将用于盖面 的保温棉在需要补焊的位置预留Φ60_的圆孔。
[0029] 五、堆焊工艺，将打底层表面氧化皮加工干净，使用Φ 2.4ERNiCu_7焊丝，采用 200A电流在坡口的三个边角处环焊一周，之后采用260-300A电流一层一层的堆焊，期间采 用超声波冲击枪在每焊一层后，冲击一次。
[0030] 修复后采用超声波探伤无分层；使用渗透探伤，表面无裂纹；缺陷修复率100%。
【主权项】
1. 大面积大厚度TU2铜/钢爆炸复合材料及缺陷的修复方法，其特征是包括坡口设计 加工、过渡层均匀堆焊、整体加热工艺、梯度保温、覆层堆焊及超声波处理。
2. 根据权利要求1所述的大面积大厚度TU2铜/钢爆炸复合材料及缺陷的修复方法， 其特征所述的坡口设计加工是对缺陷区域已复合的铜层加工出120° ±Γ的坡口，对碳 钢层在已复合部位向下去除2-2. 5mm并加工光滑。
3. 根据权利要求1所述的大面积大厚度TU2铜/钢爆炸复合材料及缺陷的修复方 法，其特征所述的过渡层堆焊是选用02.4- 03.0的ERNi-I或者ERNiCu-7的焊丝，电流采用 90-130A，在钢侧堆焊两层，施焊加工后与铜钢结合面平齐。
4. 根据权利要求1所述的大面积大厚度TU2铜/钢爆炸复合材料及缺陷的修复方法， 其特征所述的整体加热工艺是将铜钢复合板放到加热炉里，根据不同的板厚，整体加热到 350-600 ?，保温 30min。
5. 根据权利要求1所述的大面积大厚度TU2铜/钢爆炸复合材料及缺陷的修复方法， 其特征所述的梯度均匀保温是将加热的铜钢复合板迅速取出放在预先铺置的厚30_的保 温棉上，在铜钢复合板表面迅速盖上一层保温棉，在需要堆焊的位子将保温棉去除。
6. 根据权利要求1所述的大面积大厚度TU2铜/钢爆炸复合材料及缺陷的修复方法， 其特征所述的覆层堆焊及超声波处理是用02.4- 03.0的ERNi-I或者ERNiCu-7的焊丝在铜 与打底层之间焊一周，之后改用03.〇的ERCu焊丝在打底层上一层一层的堆焊。每堆焊一层 铜就要用球形的超声波冲击枪冲击一次，然后再打磨去除氧化皮进行下一层的堆焊，堆焊 余高超出板面2-3mm后停止堆焊，在堆焊铜层用球形的超声波冲击枪头冲击2至3遍，之后 将补焊区用保温棉覆上，使其自然冷却至室温。
【专利摘要】本发明是对大面积大厚度TU2铜／钢爆炸复合材料生产过程中缺陷进行修复的方法。其工艺包括坡口设计加工、过渡层堆焊、整体加热工艺、梯度保温、覆层堆焊及超声波处理。本发明的优点：通过整体加热工艺、梯度保温、超声波冲击处理的方式解决了大板幅，大厚度覆层铜钢复合板修复难点；工艺及操作流程简单，具有很强的经济实用性。
【IPC分类】B23K9-04, B23K9-23, B23K9-173, B23K9-235
【公开号】CN104827164
【申请号】CN201410047261
【发明人】史和生, 吕林, 杨文芬
【申请人】南京润邦金属复合材料有限公司
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2014年2月11日