[发明专利]一种铜管和钢棒电磁脉冲波形界面连接的焊接方法

说明书

本发明公开了一种铜管和钢棒电磁脉冲波形界面连接的焊接方法，该焊接方法包括：首先在钢棒的待焊接面加工环形槽，沿钢棒轴向，所述环形槽的槽深由环形槽中部逐渐向两侧增加，环形槽中部与钢棒轴向表面平齐，从而形成环形锥度槽，然后将铜管套设在钢棒上并与钢棒待焊接面正对，最后采用电磁脉冲焊接铜管和钢棒即可。该焊接方法能有效促进焊接过程铜管和钢棒两金属碎屑飞出材料连接界面，减少高速运动的碎屑金属滞留在材料连接界面，从而避免界面因金属碎屑聚集、能量集中而产生的裂纹，进而能有效实现铜钢波形界面连接的电磁脉冲焊接。

技术领域

本发明属于应用焊接技术领域，具体涉及一种铜管和钢棒电磁脉冲波形界面连接的焊接方法。

背景技术

铜材具有优异的延伸性和导电、导热性，然而，铜的强度较低，易变形，价格贵，同时，钢材的价格低且强度高，与铜复合可充分发挥铜的使用特性，强度也大幅提高。铜/钢复合材料具有优良的综合力学性能，有很好的经济效益。针对军工装备制造的弹带/弹体的铜钢结构设计，以往采用机械嵌合方法。目前，将紫铜/钢棒的焊接方法主要是熔敷扩散焊接方法和摩擦焊接方法。

熔敷扩散焊接方法虽然铜钢焊接，但由于这种焊接方法对铜加热温度达1000 ℃以上，而且加热时间长达1 min以上，这样对焊接面钢棒一侧金属结构影响较大，易造成强度、硬度下降。而摩擦焊接方法无法解决顶锻阶段铜管一周的均匀加压问题，故铜管与钢棒结合强度也不理想。

铜管/钢棒电磁脉冲焊接过程，即是铜管高速撞击钢棒实现焊接过程，其中，铜管高速撞击钢棒瞬时产生大量高速运动的碎金属铜屑、钢屑，完成铜金属压入钢金属完成焊接，当铜压以较大，且均匀的波形压入钢中时，形成波形连接界面具有互锁的作用，因此，实现机械咬合式的冶金结合波形连接界面时性能最好。中国专利03114647.3公开了一种铜管的焊接方法，具体公开了采用电磁脉冲焊接方法将铜管焊接在钢棒上，虽然实现了铜钢焊接，但是铜管高速碰撞产生的碎金属屑滞留材料连接界面，导致界面波形较小或不明显，铜钢连接界面互锁性能较差，接头强度很难提高。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的就在于提供一种铜管和钢棒电磁脉冲波形界面连接的焊接方法，该焊接方法能有效促进焊接过程铜管和钢棒两金属碎屑飞出材料连接界面，减少高速运动的碎屑金属滞留在材料连接界面，从而避免界面因金属碎屑聚集、能量集中而产生的裂纹，进而能有效实现铜钢波形界面连接的电磁脉冲焊接。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种铜管和钢棒电磁脉冲波形界面连接的焊接方法，首先在钢棒的待焊接面加工环形槽，沿钢棒轴向，所述环形槽的槽深由环形槽中部逐渐向两侧增加，环形槽中部与钢棒轴向表面平齐，从而形成环形锥度槽，然后将铜管套设在钢棒上并与钢棒待焊接面正对，最后采用电磁脉冲焊接铜管和钢棒即可。

进一步地，环形槽的槽深由环形槽中部逐渐向两侧呈线性增加。

进一步地，具体包括以下步骤：

（1）确定铜管内壁长度方向中心线为铜管初始碰撞点，确定钢棒待焊接面长度方向中心线为钢棒初始碰撞点，并在钢棒初始碰撞点所在钢棒外圆周面的两侧分别加工向两侧倾斜2~5°的斜槽，从而形成环形槽；

（2）在焊接夹具上搭接铜管和钢棒，所述铜管套设在钢棒上，铜管与钢棒待焊接面正对，钢棒初始碰撞点与铜管初始碰撞点正对，并且铜管和钢棒之间具有一定的焊接间隙；

（3）接通电容器对线圈放电，线圈中通入时变电流，并通过集磁器集中磁场强度在焊件的焊接部位，通过焊接夹具的位置控制，使集磁器中心磁场对准对铜管、钢棒的碰撞始点，使铜管在电磁力下快速撞击钢棒实现铜管和钢棒电磁脉冲焊接。

进一步地，环形槽表面粗糙度为3.2～6.4μm。

进一步地，沿铜管轴向，钢棒环形槽长度大于铜管待焊处长度。

进一步地，钢棒环形槽长度大于铜管待焊处长度之差为1~2 mm。