金屬材料的熱熔焊接施工組織

1、一、前言在電氣系統(tǒng)中，接地系統(tǒng)的連接強(qiáng)度、接地電阻值等技術(shù)性能直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的安全性及可靠性，所以接地系統(tǒng)的選材及工藝要求在整個(gè)電氣系統(tǒng)的施工中就顯得尤為重要。在我國(guó)華北、華東及華南等雷電多發(fā)區(qū)，建筑安裝工程接地系統(tǒng)常采用銅質(zhì)材料作為接地極、接地母線及引上線等，而銅材之間、不同材質(zhì)接地體之間傳統(tǒng)的焊接連接方式存在著電氣導(dǎo)通率（電流容量）不足及強(qiáng)度較低等缺陷，在北京南站改擴(kuò)建工程項(xiàng)目的施工中，我們采用了新型的金屬材料熱熔焊接方式，從而改良了接地系統(tǒng)銅材之間、不同材質(zhì)接地體之間的連接工藝。二、 特點(diǎn)熱熔焊接是一個(gè)分子的熔接方法，而且所用的熔接金屬的熔點(diǎn)和銅相同，所以熱熔焊接具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、不

2、會(huì)被起伏的高電流影響。經(jīng)過測(cè)試，當(dāng)受到高的短路電流時(shí)，熱熔焊接點(diǎn)的融化遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于一般電氣導(dǎo)體；2、熔接位置不會(huì)松脫或腐蝕。因連接中不存在機(jī)械壓力的問題，所以在熔接完成后，該位置就和導(dǎo)體成為不可分割的一個(gè)整體；3、因熱熔焊接處的導(dǎo)體電阻值趨近于零，所以它的導(dǎo)電能力基本上等于所連接的導(dǎo)體。三、 適用范圍金屬材料的熱熔焊接適用于建筑安裝工程電氣系統(tǒng)中不同材質(zhì)導(dǎo)體間的連接，主要應(yīng)用在接地系統(tǒng)中銅材之間、不同材質(zhì)接地體間的電氣連接，大致可以分為以下幾種連接形式：1、電纜與電纜的連接2、電纜與接地極之間的連接3、接地極與接地極之間的連接4、電纜與結(jié)構(gòu)鋼筋之間的連接5、電纜與板材之間的連接6、型材與板材之間

3、的連接7、板材與板材之間的連接8、鐵路軌道信號(hào)線之間的連接等四、 工藝原理1、放熱焊接是通過鋁與氧化銅的化學(xué)反應(yīng)（放熱反應(yīng)）產(chǎn)生液態(tài)高溫銅和氧化鋁的殘?jiān)⒗梅艧岱磻?yīng)所產(chǎn)生的高溫來實(shí)現(xiàn)高性能電氣熔接的現(xiàn)代焊接工藝。放熱焊接適用于銅、銅和鐵及鐵合金等同種或異種材料間的電氣連接，它無需任何外加的能源或動(dòng)力。2、反應(yīng)式3Cu2O+Al>6Cu+Al2O3+熱量（溫度可達(dá)2537以上）五、 工藝流程與操作要點(diǎn)1、工藝流程放置鋼盤焊接物就位焊接準(zhǔn)備選擇模具被焊接物敷設(shè)加入反應(yīng)粉末點(diǎn)火器點(diǎn)火焊接清潔模具2、操作要點(diǎn)1）使用前用加熱工具(如烘干箱或噴燈)干燥模具，驅(qū)除水氣。久未使用的模具內(nèi)含有水分，

4、尤其是前次使用后仍留有殘?jiān)哪＞撸指啵?）用軟毛刷或其它軟性物品清潔模具及所要連接的導(dǎo)線、接地極等導(dǎo)體表面，導(dǎo)體表面有氧化物、水氣或油脂的，要分別采用鋼刷、噴燈以及除油劑進(jìn)行處理，確保導(dǎo)體表面的清潔及干燥；3）將所要連接的導(dǎo)體安放于模具的相應(yīng)位置，檢查模具接觸面的密合度，防止作業(yè)時(shí)銅液從縫隙處滲漏出來，如下圖所示：反應(yīng)腔電線插入孔定位銷圖1：電線在模具中就位示意圖如果被熔接物的尺寸小于模具銘牌所示，為避免銅液滲漏可用適當(dāng)厚度的銅套管、密封劑、高溫棉帶等方法進(jìn)行彌補(bǔ)，如下圖所示：反應(yīng)腔銅套管電線插入孔定位銷 圖2：電線(套管式)在模具中就位示意圖4）認(rèn)真檢查模夾后，將模夾卡緊模具，并反復(fù)調(diào)

5、整夾距，直至模夾密合度與模具密合度相匹配, 然后倒入相應(yīng)劑量焊粉，并留一些引火粉于模唇上，合上模具上蓋，如下圖所示：圖3：模夾及模具固定示意圖如果模夾的開合需要較大的力度，則表示夾距未調(diào)整到最佳位置，需重新調(diào)整。模夾的安裝和調(diào)整對(duì)熱熔焊接的效果以及模具及模夾的使用壽命有重要影響，因此在熔接之前務(wù)必認(rèn)真調(diào)節(jié)模夾距離，無論模具內(nèi)是否有熔接物，不當(dāng)?shù)膴A距都會(huì)對(duì)模具和模夾造成損壞；5）以點(diǎn)火槍向著模唇的引火粉點(diǎn)火，熱熔焊接的反應(yīng)即在反應(yīng)腔中進(jìn)行。反應(yīng)過程中，嚴(yán)禁直接觸碰模具，以免發(fā)生被重度燙傷事故，對(duì)焊接效果也會(huì)有不良影響；6）打開模具，并清潔模具以備下一次的使用。至此，一個(gè)完整的熱熔焊接就全部完成了

6、，其外觀如下圖所示：導(dǎo)線 熱熔焊接點(diǎn)凸起狀焊頭圖4：熱熔焊接位置外觀圖3、幾種不同接地體熱熔焊接準(zhǔn)備1）電纜線（導(dǎo)線）焊接的準(zhǔn)備工作和要領(lǐng)要得到一個(gè)完善的焊點(diǎn)，被焊接電纜線必須保持潔凈和干燥。充油電纜必須清除電纜線上的油脂污物，可使用除油劑、汽油、四氧化碳等清洗。必要時(shí)可使用熔錫水。表面氧化的電纜線可使用銅絲刷清潔干凈。含水的電纜線應(yīng)用噴燈干燥后用鋼刷去除氧化層，含水含油的電纜線如直接焊接會(huì)使反應(yīng)時(shí)銅液噴出模具，非常危險(xiǎn)，需特別注意。敞開的電纜線頭會(huì)使模具合不攏，產(chǎn)生較大的縫隙，引起銅液滲漏。所以在切割電纜線時(shí)，要注意保證切口平整，可用銅絲或絞布固定切割處后再切割。如果在焊接具有張力的電纜線時(shí)

7、，可使用線纜固定夾緊繃。2）接地棒焊接的準(zhǔn)備工作和要領(lǐng)接地棒被槌打后末端會(huì)變形，必須切除或磨平后才可放入模具內(nèi)，否則會(huì)引起模具閉合不緊，導(dǎo)致銅液滲漏。也可使用鋼質(zhì)鑲套保護(hù)端頭后再槌打。末端有螺孔或縲紋的接地棒需在焊接前切除末端。接地棒連接需保持潔凈，如鐵銹、氧化表皮等必須用鋼刷或砂紙清潔干凈后方可焊接，否則會(huì)出現(xiàn)多孔性焊點(diǎn)。焊接時(shí)棒的直徑小于模具孔時(shí)，可用鋼帶包扎接地棒連接頭來彌補(bǔ)。3）銅板、鋼板和鑄（生）鐵表面焊接的準(zhǔn)備工作和要領(lǐng)在焊接之前清潔連接表面，去除表面的水、油、污漬等。對(duì)有附著物的表面宜使用砂輪、粗目銼刀等工具清潔。鍍鋅鋼板焊接點(diǎn)表面需去除鍍層后再焊接。對(duì)鑄鐵表面的焊接需使用特殊焊

8、粉。4）線鼻、匯流排（母線）、匯流管（管型母線）焊接的準(zhǔn)備工作和要領(lǐng)清潔連接表面，去除附著水氣與油脂。匯流管焊接部位的內(nèi)外表面需清潔后才可焊接?？墒褂娩撍?、砂紙、粗目銼刀和噴燈。5）鋼軌焊接的準(zhǔn)備工作和要領(lǐng)鋼軌焊接部位的表面銹蝕需徹底清除，可使用專用砂輪磨光。若鋼軌上附有油脂和水分需先清除，再除銹。若鋼軌表面有凸印需行磨平為佳。6）鋼筋焊接地準(zhǔn)備工作和要領(lǐng)清除鋼筋表面的銹蝕，打磨光亮。清除鋼筋表面的油脂、水分。使用鋼刷、砂紙、粗目銼刀和噴燈。六、 使用材料1、模具圖6：熱熔焊接模夾圖5：熱熔焊接模具模具采用石墨制成，是一個(gè)石墨坩堝（見圖5），由于石墨較脆弱，無法承受拋甩與強(qiáng)力沖擊，故不可將超出

9、模局具銘牌所示尺寸的熔接物強(qiáng)行放入模具，或使用金屬物質(zhì)、堅(jiān)硬的工具等來清除殘?jiān)?、模夾模夾是用于開合模具的，使用廠家配套生產(chǎn)的焊接物夾。圖6為電纜模具夾。七、 機(jī)具設(shè)備1、電纜清洗刷2、模具清洗刷3、帶子清洗刷4、密封劑5、火石槍6、高溫棉7、銅套管8、錘鑄模9、其他：軌端導(dǎo)電接頭、軌頭刮洗器、軌腰刮洗器、軌腳刮洗器、模具清洗的刮洗器、火石、焊粉、噴燈。八、 勞動(dòng)組織 現(xiàn)場(chǎng)指揮1名、操作人員24人九、 質(zhì)量控制1、影響質(zhì)量的因素一個(gè)良好的熱熔焊接點(diǎn)應(yīng)當(dāng)表面豐滿光亮、沒有氣孔，經(jīng)切開觀察其剖面成一整體無氣孔與瑕疵。影響熱熔焊接效果的最主要因素是濕氣或水氣，由于模具、焊粉及被熔接物內(nèi)均可能吸附水

10、分，因此如何防止或驅(qū)除水氣，是熱熔焊接熔接前必須采取的最重要步驟。圖7：其他機(jī)具設(shè)備另一影響熱熔焊接效果的因素是模具及被熔接物的清潔程度。如被熔接物表面的塵土、油脂、氧化物(銹)或其它附著物等必須完全清除，使其潔凈光亮后才可進(jìn)行熔接作業(yè)，否則熔接后的焊接位置的導(dǎo)電性能及機(jī)械性能將受到影響。如果模具內(nèi)的遺留的殘?jiān)煌耆宄?，將造成焊接位置表面不平滑、不光亮?、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)熱熔焊接位置的質(zhì)量?jī)?yōu)劣可通過目測(cè)檢驗(yàn)，強(qiáng)度較高、表面光亮、較少或沒有蜂窩狀凹凸即為良好。然后還可用電阻測(cè)量表計(jì)測(cè)量其阻值，通常情況下，其阻值趨近于零，完全能夠滿足電氣導(dǎo)通的要求。3、標(biāo)準(zhǔn)接頭十、 應(yīng)注意的問題1、每一罐焊粉對(duì)應(yīng)焊接

11、一個(gè)焊點(diǎn)、焊粉牌號(hào)需與模具銘牌上注明的焊粉用量一致，使用前需仔細(xì)對(duì)照確認(rèn)。2、焊粉的計(jì)量單位以克（gram）計(jì)，焊粉的牌號(hào)標(biāo)示其劑量克數(shù)，因此如果現(xiàn)有的焊粉牌號(hào)與模具標(biāo)志的劑量不匹配時(shí)可視實(shí)際情況增減。3、焊粉出廠時(shí)對(duì)于其防潮已采取多層保護(hù)，但建議仍需妥善保管避免受潮。不可倒置存放。4、一個(gè)焊點(diǎn)要一次制作完成。5、接頭的散熱：放熱焊接的接觸電阻試驗(yàn)值與國(guó)際的標(biāo)準(zhǔn)IEC1238-1（1993）、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB9327（1988）所規(guī)定的20%的最高偏差有比較大的差異，說明在導(dǎo)體連接的部位有明顯的電阻增加，會(huì)造成局部的發(fā)熱。十一、 安全防護(hù)1、放熱焊接方式會(huì)產(chǎn)生高溫，不可避免地有金屬顆粒逸出，而造成

12、對(duì)施工人員身體的傷害。在使用放熱焊接的過程中，一方面應(yīng)該采用低煙配方，從根本上減少金屬顆粒逸出的；另一方面應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)施工人員的保護(hù)，加強(qiáng)通風(fēng)，戴好口罩，防止施工人員金屬中毒。2、施工操作時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)1.50 米之內(nèi)，不得有無關(guān)人員停留。3、操作人員必須戴上有一定隔熱效果的工作手套。4、操作人員不得面對(duì)于熔模開口處操作施工。5、點(diǎn)火時(shí)，一旦引燃粉被引燃，操作人員必須立即離開熔模至少1.50 米。6、當(dāng)熔焊結(jié)束，任何人不得立即直接接觸熔模。7、當(dāng)熔焊結(jié)束后，須待熔模和焊接后的導(dǎo)線冷卻30 秒后，方可使用鐵鉗取8、對(duì)焊接后的導(dǎo)線進(jìn)行絕緣處理，必須待導(dǎo)線完全冷卻之后方可進(jìn)行。十二、 應(yīng)用實(shí)例北京新南站位于南護(hù)城河以南、馬家堡西路以東，南二環(huán)右安門外東莊公園內(nèi)。站內(nèi)總建筑面積226333平方米，包括能容納10500人的候車區(qū)域、鐵路綜合區(qū)域、地下?lián)Q乘大廳、地下車庫(kù)，其中還有31500平方米的高架環(huán)形車道、98000平方米的站臺(tái)雨篷、以及6400平方米的冷凍站。由于此工程的室外