采用磷銅焊條火焰釬焊變壓器線包

楊琛 楊杰 萬波 許良燕 秦志燕

在大修變壓器中通常會遇到線包與線包、線與內部線路零件需要連接。這些線圈和零件的材質都是純銅，而且尺寸比較大（直徑或厚度在3~8mm)，形狀多樣。如果把這些線頭合理、有效、安全地連接起來很困難，最好的辦法是用銀料做填充材料釬焊，但成本很高；其次是用純銅做填充材料焊接，但不易掌握,焊接缺陷多。最早的辦法是采用打結編扣連接，但是兩線不能充分接觸，時間久了容易發熱導致線路熔斷燒毀，使得變壓器使用壽命縮短。因此，通過多次試驗，總結得出使用磷銅焊條釬焊可以很好地解決這一難題。

下文將針對使用磷銅焊條做填充材料釬焊銅電路線圈的焊接性和工作中積累的經驗進行介紹。

1. 技術要求

在采油計量站變壓器維修過程中，需對銅線線圈及其他線路銅零件設備的焊接性進行連接，經多次試驗，最終選用磷銅焊條做填充材料進行釬焊。為了方便靈活操作，采用H01—6型焊炬，配以2號焊嘴，氧氣壓力為2.5MPa，乙炔壓力0.1~1.0 MPa，使用中性火焰預熱。操作人員要有嫻熟過硬的操作技能，同時需嚴格遵守安全操作規程。

2. 焊前準備

（1）安全要求 操作人員必須穿戴好勞動保護用品，特別要戴防護眼鏡；氧氣瓶、乙炔瓶間距在5m以上，并且距離操作點10m以上且置于上風口；周圍10m以內不得有易燃物品，需徹底清理現場；操作人員必須嚴格配合現場指揮人員的指揮，同時現場需做好防火、防爆及防燙傷等措施。

（2）釬焊前工件的準備 焊前對焊接銅線進行清理，用工具刀將施焊部位銅線表面的絕緣層剝離, 再用銼刀、砂紙、金屬刷等工具清理氧化膜或絕緣漆，直到露出金屬光澤。

（3）釬焊間隙的選用 為了保證焊接接頭的強度和導電性，釬焊接頭主要采取搭接形式。不用開坡口，但是搭接間隙要嚴格控制在0.05~0.25mm之間，太多容易造成釬縫成形缺陷，太少影響接頭質量，降低導電性。

3. 材料分析

（1）磷銅焊條 主要化學成分為wP=6.8%~7.2%，其余為C u。物理性能包括：釬焊溫度為710~810℃；熔點低、流動性好；用銅磷釬料可以釬焊銅和黃銅，釬料中的磷可以還原氧化銅并起到熔劑作用，幾乎不需要焊劑。

（2）純銅的焊接性 變壓器線包中的銅線焊接時主要有以下難題：①難熔合，焊縫成形能力差。焊接時，熱量由焊接區傳出，加熱范圍擴大，焊接區難以達到熔化溫度，所以母材和填充金屬難以熔合。②焊接應力與變形大。銅導熱能力強，冷卻凝固時變形量大，當焊接剛性大時，焊件或焊接變形受阻，就會產生很大的焊接應力。③易產生熱裂紋。主要有兩個因素：一是焊縫中有雜質，二是焊接過程中產生的應力。④易產生氣孔。⑤接頭塑性和韌性顯著下降，耐腐蝕性能下降。

4. 焊接操作方法

（1）釬焊接頭形式 釬焊接頭基本可分為對接接頭、斜接接頭及搭接接頭三種（見附圖）。通過對比，最終采用搭接接頭，可以通過改變搭接長度達到釬焊接頭與母材等強度。

（2）釬焊焊接 由于變壓器的線路方向不同，可分“一”字形搭接接頭和“T”字形搭接接頭。

“一”字形搭接釬焊方法：用中性焰將已經清理后的工件搭接處（搭接的長度不宜太長，應控制在10~2 0mm之間）進行預熱，焊炬應垂直于搭接處的端面，焊縫間隙控制在0.05~0.25mm之間，輕微來回移動火焰，保證焊件的均勻預熱。當工件預熱至桔紅色時，將磷銅焊條迅速在搭接處做連續涂抹填充，填充釬料的往返次數根據個人的操作速度和經驗控制，太多則造成釬料的外流；太少影響接頭的質量。同時迅速移開焊槍，使釬料借助于母材的熱傳導來熔化，因磷銅焊條的熔點比純銅低，所以焊絲瞬間被熔化，并浸入焊接間隙中，凝固后形成釬縫，在凝固時嚴禁移動焊件，以防焊件分離，造成焊接失敗。

“T”字形搭接釬焊方法：用中性焰將已經清理后及搭接處的焊件進行預熱，預熱的長度應與搭接處處于中間的銅線寬度相等，火焰與預熱面成4 5°夾角，并指向無絕緣層一端，采用左焊法。因預熱長度一般不長,故不用移動火焰，預熱到微紅時將磷銅焊條送入預熱處，借助母材的熱傳導來熔化，同時迅速移開焊槍，讓焊絲與母材充分結合在一起。凝固后，在預熱處形成一層涂層，涂層的高度控制在0.05~0.25mm，太多則增加搭接接頭的厚度，造成釬料的外流；太少影響接頭的質量，降低導電性。此時，再用中性焰將處于中間搭接點的焊件背面垂直預熱，當達到釬焊溫度時，將帶有釬料的線端與之正面成“T”字形搭接，注意線路方向不能擺錯，同時焊炬緩緩移開，使焊件與焊絲充分結合為一體。在釬縫凝固過程中，嚴禁移動焊件，造成焊接質量不合格或焊接失敗。

（3）注意事項 釬焊時，由于接頭間隙不合適、釬焊前表面清理不充分及操作不當（如過熱、加熱不足及加熱不均勻），都會造成釬縫部分間隙未填滿、釬焊區域釬料表面不光滑和釬縫區域有裂紋等缺陷。同時預熱速度要快，以免損壞接頭以外的絕緣層，因此要嚴格按照操作規程施工。

釬焊接頭的基本型式

5. 焊后處理

因磷銅釬料中的磷能還原銅的氧化物，起到釬劑作用，因此釬焊時不需另加釬劑，這樣釬焊后也不用清洗。

6. 結語

通過在采油計量站變壓器維修變壓器線包的焊接實踐，證明磷銅焊條在變壓器線包中的釬焊比純銅熔焊的設備簡單、操作靈活、成本低、工作效率高，焊接接頭完全可以滿足生產的需要。

[1]劉宏.氣焊工[M].北京：化學工業出版社，2001.