采用磷铜焊条火焰钎焊变压器线包

杨琛 杨杰 万波 许良燕 秦志燕

在大修变压器中通常会遇到线包与线包、线与内部线路零件需要连接。这些线圈和零件的材质都是纯铜，而且尺寸比较大（直径或厚度在3~8mm)，形状多样。如果把这些线头合理、有效、安全地连接起来很困难，最好的办法是用银料做填充材料钎焊，但成本很高；其次是用纯铜做填充材料焊接，但不易掌握,焊接缺陷多。最早的办法是采用打结编扣连接，但是两线不能充分接触，时间久了容易发热导致线路熔断烧毁，使得变压器使用寿命缩短。因此，通过多次试验，总结得出使用磷铜焊条钎焊可以很好地解决这一难题。

下文将针对使用磷铜焊条做填充材料钎焊铜电路线圈的焊接性和工作中积累的经验进行介绍。

1. 技术要求

在采油计量站变压器维修过程中，需对铜线线圈及其他线路铜零件设备的焊接性进行连接，经多次试验，最终选用磷铜焊条做填充材料进行钎焊。为了方便灵活操作，采用H01—6型焊炬，配以2号焊嘴，氧气压力为2.5MPa，乙炔压力0.1~1.0 MPa，使用中性火焰预热。操作人员要有娴熟过硬的操作技能，同时需严格遵守安全操作规程。

2. 焊前准备

（1）安全要求 操作人员必须穿戴好劳动保护用品，特别要戴防护眼镜；氧气瓶、乙炔瓶间距在5m以上，并且距离操作点10m以上且置于上风口；周围10m以内不得有易燃物品，需彻底清理现场；操作人员必须严格配合现场指挥人员的指挥，同时现场需做好防火、防爆及防烫伤等措施。

（2）钎焊前工件的准备 焊前对焊接铜线进行清理，用工具刀将施焊部位铜线表面的绝缘层剥离, 再用锉刀、砂纸、金属刷等工具清理氧化膜或绝缘漆，直到露出金属光泽。

（3）钎焊间隙的选用 为了保证焊接接头的强度和导电性，钎焊接头主要采取搭接形式。不用开坡口，但是搭接间隙要严格控制在0.05~0.25mm之间，太多容易造成钎缝成形缺陷，太少影响接头质量，降低导电性。

3. 材料分析

（1）磷铜焊条 主要化学成分为wP=6.8%~7.2%，其余为C u。物理性能包括：钎焊温度为710~810℃；熔点低、流动性好；用铜磷钎料可以钎焊铜和黄铜，钎料中的磷可以还原氧化铜并起到熔剂作用，几乎不需要焊剂。

（2）纯铜的焊接性 变压器线包中的铜线焊接时主要有以下难题：①难熔合，焊缝成形能力差。焊接时，热量由焊接区传出，加热范围扩大，焊接区难以达到熔化温度，所以母材和填充金属难以熔合。②焊接应力与变形大。铜导热能力强，冷却凝固时变形量大，当焊接刚性大时，焊件或焊接变形受阻，就会产生很大的焊接应力。③易产生热裂纹。主要有两个因素：一是焊缝中有杂质，二是焊接过程中产生的应力。④易产生气孔。⑤接头塑性和韧性显著下降，耐腐蚀性能下降。

4. 焊接操作方法

（1）钎焊接头形式 钎焊接头基本可分为对接接头、斜接接头及搭接接头三种（见附图）。通过对比，最终采用搭接接头，可以通过改变搭接长度达到钎焊接头与母材等强度。

（2）钎焊焊接 由于变压器的线路方向不同，可分“一”字形搭接接头和“T”字形搭接接头。

“一”字形搭接钎焊方法：用中性焰将已经清理后的工件搭接处（搭接的长度不宜太长，应控制在10~2 0mm之间）进行预热，焊炬应垂直于搭接处的端面，焊缝间隙控制在0.05~0.25mm之间，轻微来回移动火焰，保证焊件的均匀预热。当工件预热至桔红色时，将磷铜焊条迅速在搭接处做连续涂抹填充，填充钎料的往返次数根据个人的操作速度和经验控制，太多则造成钎料的外流；太少影响接头的质量。同时迅速移开焊枪，使钎料借助于母材的热传导来熔化，因磷铜焊条的熔点比纯铜低，所以焊丝瞬间被熔化，并浸入焊接间隙中，凝固后形成钎缝，在凝固时严禁移动焊件，以防焊件分离，造成焊接失败。

“T”字形搭接钎焊方法：用中性焰将已经清理后及搭接处的焊件进行预热，预热的长度应与搭接处处于中间的铜线宽度相等，火焰与预热面成4 5°夹角，并指向无绝缘层一端，采用左焊法。因预热长度一般不长,故不用移动火焰，预热到微红时将磷铜焊条送入预热处，借助母材的热传导来熔化，同时迅速移开焊枪，让焊丝与母材充分结合在一起。凝固后，在预热处形成一层涂层，涂层的高度控制在0.05~0.25mm，太多则增加搭接接头的厚度，造成钎料的外流；太少影响接头的质量，降低导电性。此时，再用中性焰将处于中间搭接点的焊件背面垂直预热，当达到钎焊温度时，将带有钎料的线端与之正面成“T”字形搭接，注意线路方向不能摆错，同时焊炬缓缓移开，使焊件与焊丝充分结合为一体。在钎缝凝固过程中，严禁移动焊件，造成焊接质量不合格或焊接失败。

（3）注意事项 钎焊时，由于接头间隙不合适、钎焊前表面清理不充分及操作不当（如过热、加热不足及加热不均匀），都会造成钎缝部分间隙未填满、钎焊区域钎料表面不光滑和钎缝区域有裂纹等缺陷。同时预热速度要快，以免损坏接头以外的绝缘层，因此要严格按照操作规程施工。

钎焊接头的基本型式

5. 焊后处理

因磷铜钎料中的磷能还原铜的氧化物，起到钎剂作用，因此钎焊时不需另加钎剂，这样钎焊后也不用清洗。

6. 结语

通过在采油计量站变压器维修变压器线包的焊接实践，证明磷铜焊条在变压器线包中的钎焊比纯铜熔焊的设备简单、操作灵活、成本低、工作效率高，焊接接头完全可以满足生产的需要。

[1]刘宏.气焊工[M].北京：化学工业出版社，2001.