螺栓搭接及焊接连接的分析介绍

1.螺栓搭接

搭接包括触面的处理和紧固螺栓两步，其中触面处理是很重要的一步，也是安装者常常忽视的一步。由于氧化作用和电化作用常使母线的接触面产生氧化物，增大接触电阻，直接影响母线的运行。因此，电气工程中规定，螺栓连接处的接触电阻，不得大于同长度同截面同质材料的20%，安装操作上也有一定的技术要求。

（1）触面处理 在现场制作时常使用母线平整机或手工锉处理触面。

母线平整机实际上是一个千斤顶和两块用磨床磨光的50mm厚的钢块，使用时将触面夹于钢块之间，用千斤顶顶死，逐渐操作千斤顶，进而使触面压平。压好后应用平尺检验，合格后再用金属刷清除表面的氧化膜即可。用平整机处理触面见图3-13。

手工锉处理触面，要求操作者有较高的钳工操作水平，并随时用平尺检验，合格后即停止锉动。有条件的情况下，处理触面应用铣床或刨床，效率高、效果好。手工锉和机床处理触面，母线截面都有所减小，电气工程中规定，铜材不得减少原截面的3%，铝材不得减少原截面的5%。

无论采用哪种方法，触面处理之后，对于铝母线应随即涂上一层中性凡士林，因为铝极易氧化，如加工后不立即安装，触面处应用牛皮纸包好；对于铜母线则应搪锡处理。

图3-13 处理母线触面示意图

搪锡也称镀锡、刷锡、蘸锡，是电气安装工程中常见的防腐工艺，方法也很简单，在现场安装中，准备一口铁锅，或者用一截ϕ100mm钢管，长150～200mm即可，底部用钢板焊好堵死，将内部用砂纸清除干净，把锡块或锡放入，从底部加热使锡熔化即可。在现场常用酒精喷灯或炉火加热。锡熔化后，用小铲将上部的杂质取掉，把铜母线需要搪锡的部位用砂纸打磨出金属光泽，一定要均匀，然后涂上焊药，同样要均匀；涂好后将其插入锡液中去，这时还应继续加热，插入时间根据截面大小而定，小截面的一般为1～3s，大截面的一般为5～10s；拿出后用棉丝将表面的杂物擦掉，即可露出锡的光泽。

喷灯的使用方法较简单，但不得操之过急，先将燃料加好，但不要太满，一般有2/3即可，并把油门关死；再将旧棉丝置于喷头之上，并把棉丝点燃，为了易点燃可蘸一点酒精或汽油，如是冬季则应点燃的时间长一点；然后边点燃边操作气筒打气，打气时不要时间太久，最好使用带小气压表头的喷灯；当喷头被烧得很热时，即可逐渐打开油门，液体喷出即燃烧起来，火焰的大小可用油门控制，使用一会儿还应再打气，边使边打。用喷灯加热，应使用火焰的中部，同时应注意安全。

随成套开关柜配套供应的母线已由厂家将触面加工好，如无设计变更，直接安装即可，不必再加工。

（2）螺栓搭接的技术要求 母线与母线或者母线与电气设备的端子的螺栓搭接应符合表3-6的要求并做到以下几点：

1）母线连接用的机制紧固螺栓及辅件应符合国家标准，螺栓、螺母、锁紧螺母、弹簧垫圈、平光垫圈必须全部镀锌，螺杆和螺母的螺纹配合应一致且紧密无松动现象。不得使用手工加工的螺栓。

2）加工好的接触面应保持洁净，严禁机械碰撞，安装时将包触面的牛皮纸取掉，用干净的棉丝将中性凡士林油擦净，和规定的母线搭接好立即紧固螺栓。

3）母线平置时，螺栓应由下向上穿过螺孔；立放时应由内向外穿过螺孔；其他情况螺栓的穿入应便于维护，螺栓的长度宜为紧固后露出螺母2～3扣，不宜太长。

4）螺栓的两侧均应有平光垫圈，螺母侧还应有弹簧垫圈或使用锁紧螺母；相邻螺栓的垫圈间应有3mm以上的净距，因此开孔时要综合考虑。

5）螺栓受力应均匀适中，不应使电器端子受到额外的应力；触面上多条螺栓的紧固应轮流紧固或对角线紧固，即每条螺栓紧固一圈则换位紧固另一条螺栓，进而使每条螺栓逐渐紧固；螺母不得拧得太紧，紧度应适中，通常应使用转矩扳手紧固；螺栓和转矩扳手的对应关系应符合表3-7的规定；紧好后应用0.05mm×10mm的塞尺检查。

母线宽度在63mm及以上者不得塞入6mm；宽度在56mm及以下者不得塞入4mm。

6）铜母线和铜母线在干燥场所可直接搭接，但一般情况都应搪锡，在其他场所必须搪锡；铝母线和铝母线一般直接搭接，也可搪锡；钢母线和钢母线搭接必须搪锡或镀锌；铜母线和铝母线搭接，干燥场所铜母线应搪锡，否则应有铜铝过渡措施，一般采用铜铝母线短节；钢母线和铜或铝母线，钢应搪锡或镀锌，铜应搪锡；封闭母线螺栓搭接应镀银。

表3-7 制螺栓的紧固转矩值

7）母线用螺栓连接后，将连接处外表面的油污用汽油或酒精棉丝擦净，并再用干净棉丝擦干，经风吹干后，在表面和缝隙处涂上2～3层能产生弹性薄膜的透明清漆，以保证接点封闭良好。

2.焊接连接

母线的螺栓搭接其接触电阻较大，运行中容易发热。采用焊接可消除以上缺陷，但技术和设备要求较高，费用较大。因此，一般情况下不拆卸的连接点及由于母线长度不够而连接另段母线的接点都必须采用焊接连接，母线的焊接一般采用对口焊接。

焊接母线的方法很多，常用的有气焊、电弧焊、碳弧焊、气体保护焊及闪光焊等。工程中要根据安装条件、母线的材质和截面积、具体技术要求等选择合适的焊接方法。

（1）对焊工的要求

1）焊工必须是有焊接母线经验的，并经考试合格的正式焊工担任，焊接母线前应经实际考试合格。

2）考试用的试样及其材料、接头型式、焊接位置、工艺及焊接设备等应与实际安装的项目相同。

3）焊接试样中任取一件，按下列项目进行物理性能检验；当其中一项不合格时，应加倍取样重复试验，如仍不合，则断定为考试不合格，禁止正式焊接。

①表面及断口检查，断口可用铁锯将焊缝锯开或用材料试验机拉断检查，焊缝中不得有任何程度的裂纹、未熔合、根部未焊透或未焊全等情况；焊缝表面的凹陷、气孔、夹渣等缺陷的总面积不得大于母线截面积的2%；有条件的亦可用X射线探伤仪进行无损探伤检验。

②接头的直流电阻应不大于截面和长度相同的原金属的电阻值。

③焊缝抗拉试验。铝母线不得低于65N/mm²；铜母线不得低于140N/mm²；铝锰合金母线不低于130N/mm²。

（2）母线焊接的工艺程序

1）用机械法或化学法将焊接部位的油污清理干净，并按材质、板厚、焊接设备、现场条件加工坡口和钝边。

2）将加工好的母线置于焊接平台或垫板上，然后预热焊接部位。

3）涂抹焊药于焊接部位。

4）施焊。

5）冷却和成品保护。

（3）焊口焊接前的处理

1）铜母线的处理：一般情况，对口焊接的母线，宜有60°～80°的V形坡口，1～2mm的钝边，见图3-14。截面较小，厚度δ不超过5mm的可不打坡口，对焊时应留有不大于0.5δ的间隙，见图3-14。截面较大，厚度δ超过25mm的应将坡口做成X形，见图3-14，并采用双面焊。

坡口的加工一般应用刨床或刨边机，量小时也可用手工锉或砂轮机加工，但应符合图样要求。

坡口打好后，用稀盐酸或洗涤剂，加温水后将坡口两边的油污清洗干净，并用清水冲洗；风干后，用0#砂布将坡口两边的氧化铜、斑疵打磨掉，使表面均匀露出铜材的金属光泽。清洗和打磨的范围，一般在坡口两边各20～30mm，截面较大，板厚超过20mm的则应在50mm左右。

图3-14 铜母线对焊坡口的加工

2）铝母线的处理：铝母线的坡口及加工同铜母线，只是V形开口在60°～70°。

铝母线的清洗一般先用60～80℃的热水将铝母线端部焊口处清洗，洗后用1%氢氧化钠、5%磷酸钠、3%水玻璃混合物，并将其加热到60～70℃，涂刷坡口两侧，然后用干净热水洗净，风干后再用10%稀硝酸溶液侵蚀，待铝板露出金属光泽后用清水洗净即可，范围同上；清洗铝材一般可不用砂布打磨。

有时在现场可用钢刷将铜板的锈迹氧化物及铝板的氧化物清除干净，露出金属光泽来；任何时任何人不得用砂轮打磨母材。

（4）焊药及其选择 焊药又称助焊剂、助熔剂，焊粉，是焊接过程中的重要辅助材料，它的作用是和原金属中的氧、硫化合，使金属还原，并驱除焊接过程中所形成的氧化物及杂质，防止金属继续氧化。它能补充有利元素，起到合金的作用，同时有保温作用，能使焊缝缓慢冷却，改善接头的结晶组织，进而得到符合技术要求的接头。因此，要求熔剂的比重要小，熔点要低，黏度要小，能比金属先熔化且浮于金属表面，保护金属不再氧化并起到保温作用；熔剂的化学性能要活泼，易和金属中的氧化合形成熔渣，使金属还原；熔剂应对金属无腐蚀作用，其熔化后的颜色要浅，便于透过液体熔剂观察金属的熔化情况。

1）铜焊药的主要成分是硼砂，市场上有成品出售，即301，也可按表3-8中的成分配制。配制时应先烘干，然后碾细过筛，装瓶密闭保存，严禁受潮。铜焊药极易受潮，因此在使用前必须烘干处理；烘干应用烘箱，温度不高于120℃，时间一般为1h。

表3-8 铜焊药的组成成分

2）铝焊药由氯化钾、氧化钠、氯化锂等多种化学药品组成，市场上有成品出售（即401），也可按表3-9中的成分配制。如在阴雨天气或沿海地区，应采用吸潮性小的中性焊药，即硼砂45%，氯化钾20%，硝酸钾18%，硫酸钾18%，氯化钠12%，经80～100℃烘干，碾细过筛混合后密闭保存。此药腐蚀性小，焊后不必仔细清洗，但熔化氧化物的能力小，焊接速度应慢一点。同样铝焊粉受潮后应烘干处理。

（5）焊丝及其选择 焊丝就是采用气焊焊接或碳弧焊、氩弧焊时，在焊缝中的充填物，焊丝的化学成分应与被焊工件基本相同，不得混入杂物；焊丝的表面应清洁、无油脂、无锈痕、无油漆等脏污，否则应按母线焊口焊接前的处理方法进行处理；焊丝的熔点应与被焊工件的熔点相近，熔化时不得有强烈的喷溅和蒸发；焊丝所焊成的焊缝应具有优良的机械性能，内部质地良好，无裂纹、气孔夹渣等缺陷。

表3-9 铝及铝合金用焊药

1）铜焊丝的牌号很多，但为了防止氧化和氢的熔解，常采用含有磷、硅、锰等脱氧剂的焊丝，牌号有201、202，见表3-10，焊丝的直径应按母线的厚度选择，见表3-11。

表3-10 铜及铜合金焊丝

表3-11 焊丝直径及母线厚度

2）常用的铝焊丝有301和311，见表3-12。焊接硬铝时，采用与被焊接金属相近的焊丝很容易裂，必须采用含硅量在4%～6%（质量分数，下同）的铝硅焊丝；焊接含镁量小于40%的铝锰合金时，必须选用含镁量5%的铝镁焊丝。焊丝的直径应按母线的厚度选择，见表3-13。

在选择焊丝时，如无合适的或市场购不到时，则可从母线上剪切成细条状经处理后使用，截面积应按表中的直径换算。焊接前焊丝应用细砂布打磨出金属光泽，必要时先进行清洗处理。

表3-12 铝焊丝牌号及成分

注：1.HS301、HS302适用于纯铝气焊、氩弧焊及碳弧焊及要求不高的铝合金构件。

2.HS311是一种通用性焊丝，焊时其流动性较好，有较高的抗裂性和机械强度。

3.HS321适用于铝锰合金，有良好的抗腐蚀性和机械强度。

表3-13 焊丝直径及母线厚度

（6）焊条及其选择 焊条就是采用电弧焊时，在焊缝中的充填物。焊条的技术要求同焊丝，焊条和焊丝的不同之处就是焊条的外皮上已涂上了焊药，其焊芯和焊丝的主要成分是基本相同的，但是焊条的焊芯已添加其他脱氧剂，有硅、锰、磷、镍、锌、铁等。

1）铜母线焊接常用的焊条见表3-14，一般采用铜107，其直径的选择应按母材厚度和焊接设备选择，见表3-15。

表3-14 铜焊条类别及用途

表3-15 焊条直径及母材厚度

2）铝母线焊接常用的焊条见表3-16，其直径的选择应按母材的厚度及焊接设备选择，见表3-17。

表3-16 铝焊条类别及用途

（7）焊接方法及设备的选择 截面积较小的铜或铝母线接头（一般5mm厚以下的母材）常用气焊焊接；气焊的设备较简单，方便，主要有氧气瓶及氧气、乙炔瓶及乙炔气（电石乙炔气筒已淘汰）、焊炬及焊把、减压器及把线等。

表3-17 焊条直径及母材厚度

截面积较大的铜或铝母线的接头（一般厚10mm左右的铜或铝母材）常用电弧焊焊接；电弧焊的设备主要有直流电焊机、焊钳、面罩、把线等，此外必须有220/380V的电源。

厚度大于10mm及以上截面很大的铜铝母线应采用碳弧焊或气体保护焊（主要指氩弧焊），有条件的应采用闪光焊。

碳弧焊的设备主要有直流电焊机、气焊工具（预热用）、石墨板、碳精极及挡块、焊钳、把线、石棉板等，此外应有220/380V的电源。

氩弧焊的设备主要有交流或直流焊机及控制柜、气焊工具（预热用）、氩气瓶及氩气、导气管，钨极焊把及把线、供水水源等，此外应有220/380V电源。

闪光焊设备价格昂贵，通常工业制造厂或电气开关厂具备。

具体焊接方法的选择主要看其工作现场、财金能力、技术状况等，上述的选择方法不是绝对的，有时电弧焊和气焊也能完成大截面母线的焊接，这主要取决于焊工的焊接技术及焊接工艺的制定、实践经验的总结等。

图3-15 对口偏差

a）对口允许弯折偏移 b）对口中心线允许偏移

（8）硬母线的气焊焊接方法

1）铜母线的气焊：气焊把和焊嘴应选用比同规格钢板焊接用的大一号或两号。将处理干净的铜母线放在平垫板上组对。对口应平直，其弯曲偏移不应大于1/500，中心轴线偏移不得大于0.5mm，见图3-15；垫板是由开槽的铸铁或普通厚钢板制成，要平整，见图3-16。

铜母线焊接采用中性焰（中性焰就是氧气与乙炔气的比例适中，即1∶3，能获得较高的温度；如氧化焰中氧气比例大，大于1∶3，虽然能获得很高的温度，但易氧化不利焊接，易生成氧化亚铜脆性夹杂物，生成气孔和裂纹；碳化焰即小于1∶3会使焊缝中熔氢量增加，也会生成气孔和裂纹）。先预热铜焊丝201，使其加热后沾上一层铜焊粉301；然后预热焊口处，截面较小的母线应加热到400～500℃，这时紫铜板表面起波发黑，用木棍划一下手感发滑，即被烧焦，也可用点温计测量，加热长度应为母线宽度的2倍以上。大于5mm的母线应再用一套焊把加热，预热温度达700℃左右，预热长度500mm，同时边焊边加热。

焊口达到预热温度后，即把铜焊粉301撒于焊口上，同时将焊丝的端部和焊口的两个端部多蘸些焊粉，然后进入焊接。厚度小于5mm的宜采用左焊法，大于5mm的宜采用右焊法；有时为了保证熔透并填满坡口，可将焊件一边垫起，形成倾斜约为10°的上坡焊。

图3-16 焊接垫板示意图

左焊法就是指在焊接过程中，焊丝与焊嘴由焊缝的右端（操作者右手持焊把，左手持焊丝，面对焊缝）向左端移动，焊丝位于火焰的前方，焊嘴指向焊接前进方向，见图3-17；右焊法是指焊丝与焊嘴由焊缝的左端向右端移动，焊丝位于火焰的后方，焊嘴指向焊好部分而焊丝指向前进方向，见图3-17。

在起焊点处，焊嘴倾角要大一点，并使焊嘴往复运动，以增大热量且加热均匀；焊接过程中倾角要适当减小，左焊法一般为30°～40°，右焊法为45°～55°；结束时更要减小，一般应小于30°，见图3-18。

填充焊丝时，当其熔滴送入熔池后，立即将焊丝抬起，让火焰向前移动，形成新的熔池，并继续加入焊丝。焊丝应保持在焰心前端，使熔滴连续加入熔池。在焊接过程中，焊嘴和焊丝应作均匀协调的摆动。通常焊嘴在沿焊缝向前移动的同时，应在垂直焊件的方向作上下运动、沿焊缝做横向运动或做圆圈移动。而焊丝除向前移动外，要配合焊嘴作小幅度的运动，并搅拌熔池，挑出熔渣。焊嘴和焊丝的摆动方法与幅度，由工件厚度、材质、焊缝尺寸而定，见图3-19。

图3-17 铜母线的气焊方法

a）左焊法 b）右焊法

1—母线端头 2—焊缝裹埋焊的金属 3—熔坑 4—焊嘴 5—焊条 6—碳精块

图3-18 不同焊接阶段焊嘴的倾角

a）预热 b）焊接 c）收尾

图3-19 焊炬与焊丝在焊接中的摆动方向

a）、b）适用于较厚的焊件 c）、d）适用于较薄的焊件

焊接铜母线应注意事项：

①为了减少铜的高温氧化，一般情况下火焰的焰心末端离焊件表面的高度要比焊接钢板稍高一点，为4～6mm。(www.xing528.com)

②熔池温度的判断，看到坡口处熔化液体冒泡，说明温度未达到，铜液发亮无气泡时，即温度达到，即可投入焊丝焊接。温度未到时，应不断用蘸有焊粉的焊丝向焊接处熔敷焊粉。

③铜液流动性大，焊把运动要快，火焰围绕熔池上下左右运动、划圈时，要注意火焰的吹力，防止铜液四溅或散开。

④厚度小于5mm时，每道焊缝应一次焊完，大于5mm时，应两次或多次焊完，焊第二次前必须清理焊渣；清理焊渣时应使母线冷却后进行，一般应低于300℃。通常用钢刷或万向角磨机清理，应打磨出金属光泽为止，再用皮老虎吹净，然后重新预热、加焊粉按前述焊接。

⑤焊丝的长度应保证每一道焊口焊完，焊丝宜选长一点的，不够长时，应预先接好，中途不得更换焊丝。

⑥焊接过程中，要严禁铜母线受到外力撞击或振动，以避免接头位移、变形、折断开裂或铜液流失。

⑦焊缝两端要多熔化些焊丝，以防止冷却后收缩变形。

⑧焊接完后不得立即移动母线，以免产生裂纹或断裂。自然冷却或加热至500～600℃时，可用锤轻击再加冷水急冷至常温。但小于5mm厚的母线焊完后可稍冷后即用小锤轻击，然后自然冷却至常温。

⑨冷却后的铜母线应清除焊缝表面的熔渣，通常用60～180℃的清水刷洗，通过清除往往会发现焊接的缺陷。

⑩焊完后要经质检人员检验验收，焊缝应符合质量标准。

2）铝母线的气焊：铝和铜的性质不同，因此要特别注意。铝虽熔点低，但易产生三氧化二铝，其熔点高达2050℃，比重较铝大，焊接过程中易夹在铝液中或沉入熔池底部，很难排出；液态铝可熔解大量的氢，易使焊件产生气孔；铝件焊接变形大，会使得焊口产生裂纹；铝在400℃左右时强度很低，接近熔点时性质很脆，会造成塌陷和熔池下漏烧穿，遇到轻微的撞击就会毁坏；铝熔化时，没有明显的颜色变化，温度不易掌握，铝液流动性大，容易造成铝液流失，导致塌陷。综上所述，铝的焊接必须采用经实践证明确实是正确的焊接方法，并有可靠的防护措施，才能把接头焊好。

厚度在5mm以下时，可用比焊碳钢略小一点的焊把和焊嘴。大于5mm厚时，应选用比焊碳钢大一号的焊把和焊嘴，必要时还应有一套预热焊把。

焊接火焰应用中性焰或轻微碳化焰，为了防止铝的氧化，严禁氧化焰。

焊丝选用铝焊丝301，将处理好的焊丝先烘烤除去潮气，再将铝焊粉401用酒精或蒸馏水调成糊状（每100g焊粉加50g酒精或蒸馏水），可加微热，然后用小刷刷于焊丝上，并加热烘干。刷时要均匀，厚度一般为0.5～1.2mm。要随用随调，放置后容易失效。

将处理好的母线按图3-15组对好，开始预热；对于小于5mm厚度的铝母线可不必预热，厚度大于5mm的厚大母线，应用几个焊把同时预热，使其胀缩均匀、防止裂纹、减少变形。预热温度一般为250～350℃，可在预热区多划几道蓝色粉笔线，当颜色逐渐减退，线条的颜色与铝相近时即可继续加热熔化铝材进行焊接。有条件的应用点温计多点测试温度，以免过热。

铝母线的焊接应选用两个起焊点，见图3-20，第一个起焊点是从距右端40～50mm的A点按箭头方向一直焊到左端，然后再从B点第二个起焊点向相反方向焊接至右端，接头处应重合20～30mm。先把糊状焊粉刷于坡口上即可焊接。

图3-20 起焊点的确定

焊接方法基本与铜焊相同，薄母线采用左焊法，以防过热烧穿；厚母线采用右焊法，以便观察熔池的温度和铝液的流动情况。

火焰的运动有两种情况，一是做上下摆动的前移，摆动幅度3～4mm，见图3-21a，焊丝位于熔池的前沿，并做轻微的上下跳动，但与焊嘴的方向相反。这样火焰下时使铝熔化，并吹成熔池，火焰上时与焊丝相遇，使其熔化滴入熔池，熔池有冷却的机会而不致产生下塌现象。这种方法适合于5mm以下的铝母线。二是焊嘴保持一定高度，对准熔池，直线前移，高度3～5mm，而焊丝在火焰范围内做上下摆动，见图3-21b，下去时焊丝插入熔池形成熔滴填充焊缝，并拨开表面氧化膜，随即又从熔池抽出，这样机械地破坏熔池表面的氧化膜，搅动熔池使杂质浮起排出，形成良好的焊缝。这种方法适合于5mm以上的厚板。

图3-21 焊炬的操作方式

a）焊炬跳动式前移 b）焊炬平稳前移

同时应注意以下几点：

①在焊接过程中，对于薄板应不断用焊丝试探性地拨动金属表面，如感到其带有黏性，并且熔化的焊丝能与焊缝金属熔在一起，则说明已达到熔池形成温度，即可焊接。

②对于厚板应随时注意金属表面的变化，当光亮的银白色逐渐变成暗淡的银灰色、表面氧化膜微微起皱、本体金属在火焰吹力下有游动现象时，即可进行焊接。

③一般情况下，发现焊缝的边棱角有倒下现象时，即迅速滴入熔化焊丝进行焊接。

④一般应一次焊完一道焊口，不得已中断时，接头处应重合20～30mm；应尽量采用单层焊，较厚时第二遍应选较第一遍焊大一号的焊丝，并应将第一道焊渣作机械处理，露出金属光泽。

⑤焊好后必须清理焊缝上的残渣，一般用60～80℃热水和硬毛刷子冲刷残渣及焊粉，以干燥风干后看不出有白色或黑色的斑迹为宜，否则再冲洗刷净为止。

⑥焊好的铝母线应经质检人员检查。

（9）硬母线的金属极电弧焊焊接方法

1）铜母线的电弧焊：采用直流电焊机反接法，即母线接负极，焊把接正极；焊条选用铜焊条107，使用前应用烘箱烘干，300℃、4h，并用干燥的焊条保温筒装好拿到现场。

将处理好的铜母线按图3-15和图3-16对接好，用气焊把预热焊口，应用中性焰预热，预热温度400～500℃，预热长度大于母线宽度的2倍；厚板预热温度应在700℃左右，长度应大于500mm。预热温度达到后可在焊口处撒一些铜焊粉301，即可立即引弧焊接。

引弧应在垫板上进行，并根据引弧情况调节电流，电流的调节可按表3-15选择。引弧后即把电弧送至焊口上，采用短弧焊，焊条垂直母线，可略向前倾一点，焊条顶端与焊件的距离应保持在5mm左右，随着焊芯的熔化边将焊条插入熔池，同时边将焊条垂直于焊口向前推进，这三者要协调一致，这也是焊工难以掌握的技术。

不宜做横向摆动，可适当地做往复直线运动，为保证根底部焊透，在运条过程中，必须保持熔池前面留出一个被电弧吹成的小圆穴，其直径略小于焊条直径。

运条时，若发现熔渣与铜液混合不清时，即可把电弧拉长些，同时焊条前倾，焊条与前进方向成30°左右，往熔池后面推送熔渣。这样熔渣被推送到熔池后面，等熔渣和铜液分清后，焊条再恢复到正常角度继续焊接。

板厚宜采用多层焊，第一层采用较细的焊条，电流稍小一些；第二层可用较第一层稍粗的焊条，电流应大一些，并做好层间的熔渣处理。多层焊时，每层的焊接方向应相反，且焊层应薄一些，既可使气体和熔渣析出，又使焊缝受热均匀。

双面焊焊反面封底焊时，必须先清除根部熔渣，且电流宜大一些。

其他注意事项和铜的气焊相同，见前述“焊接铜母线应注意事项⑥～⑩”；此外这里强调说明一点，电焊时更换焊条必须快，因此焊接时要有三个人直接操作，分工必须严格而明确，其中一个焊接，一人递焊条并辅助作业，另一人预热。为了保证焊接温度不下降，快速更换焊条，第二人在第一人焊接时，要站在第一人的右手侧（右手持焊把），随时做好递条的动作，当前一根焊条即将焊完时，第二人迅速从保温筒内取出焊条，递与第一人的右手侧易更换焊条的位置，这时第一人已焊完前一根焊条，迅速张开焊钳，将余条卸掉且举起焊钳于更换焊条的位置，夹住第二人递来的焊条继续引弧焊接。两人的动作要配合默契，应事先演示熟练。在焊接进行的过程中，第三人要连续加热母线，必要时要两个焊把同时分别加热母线的焊口两侧，这时加热温度可偏低一些，但不得加热焊缝，以免氧或碳过多，对焊接不利。

2）铝母线的电弧焊：采用直流电焊机、反接法，焊条选铝焊条109，烘干处理；预热温度250～300℃，焊粉用铝焊粉401。

铝母线电焊操作基本与铜母线电焊相同，但要注意铝和铜的性质不同。

铜母线和铝母线的电弧焊要特别注意电焊机的选择，必须具备焊接过程中良好的动特性，也就是频繁的短路和引弧的变化时，电焊机的特性曲线坡度大，电压变化时，电流强度则无剧烈变化；在用细焊条和小电流焊接时容易引弧，均匀熔化而无飞溅。

由于电焊的热量远远大于气焊的热量，因此焊接速度要快，辅助加热的温度也可以低一点。此外焊条的选择必须用优质焊条，须经试焊确实无误的焊条才能采用。由于铜、铝的电弧焊技术不易掌握，则应在实践中摸索总结，提高焊接质量。

（10）硬母线的碳弧焊焊接方法 碳弧焊就是用碳棒或石墨作为电极，使之和母线接触而产生电弧，电弧既可加热母线，又可熔化焊丝而形成焊缝。较之气焊和电弧焊碳弧焊容易掌握，且焊接质量高。

1）铜母线的碳弧焊：母线的处理同前；母线厚度为2～5mm，坡口为60°～70°，不留钝边，间隙为0～2mm；厚度为6～10mm，坡口为60°～70°，钝边1～2mm，间隙2～3mm；母材厚度12mm时，可不开坡口，间隙为2～3mm，厚度为15～20mm也可不开坡口，间隙为8～10mm。无坡口时底部必须垫衬，可用铜、钢、碳板或石棉板，但必须干燥、无锈蚀、熔点高，以保证焊接质量且焊后不与焊件粘住。

将处理好的母线放在焊接平台的石墨板上，平台可用宽200mm、长500mm的槽钢制成，见图3-22；先把石墨垫板放在上面，且石墨垫板中间应开一条比母线宽的半圆槽，见图3-16；石墨板必须干燥勿潮，否则对焊接不利。焊缝对准半圆槽，再用压板把母线固定好，不要压得太紧，应使母线受热后有伸缩余地。

采用正接法（即母线接正，焊把接负），将系统接好，并将焊把的水冷却系统接通。碳弧焊采用正接法是为了消除电弧偏吹，通常是将接“+”端的多芯线接于焊缝处或者分成两股接于母线的两端。冷却水接通后要检查焊把处是否漏水，否则要修复，漏水会给焊接带来麻烦和不利。然后进行预热。

预热可用气焊，也可用碳弧直接加热。引弧时应从石墨挡块或引弧碳块上进行，引燃后移至焊缝处，沿着坡口或焊缝来回移动；大而厚的母线还应同时用两把气焊加热母线焊缝的两端，加热长度一般在500mm左右。预热的同时应烘烤处理好的铜焊丝201，涂上水玻璃后滚上焊粉301，厚度要均匀，一般为0.5～1mm左右，焊丝应有足够的长度，能保证焊完一道焊口，少接头。预热温度为650℃，大而厚件应在750℃，预热温度达到后即可焊接。

图3-22 焊接平台

焊接方法可采用右向焊或左向焊，见图3-23。先在焊缝处撒上焊粉，碳弧从左至右将坡口底部熔化，以达到底部良好的成型，紧接着加入焊丝，从左至右将焊缝焊满一次成型焊完。加入焊丝的速度、电极移动的速度要配合好，电弧的移动不要忽高忽低或来回摆动，应使电极与母线表面保持一定距离和角度，采用大电流时应在20～40mm之间，电流选择见表3-18。

图3-23 电弧焊焊接方法

a）右向焊 b）左向焊

表3-18 紫铜碳弧焊接规范

由于采用冷水冷却焊口，石墨板及挡块弄湿后应用气焊烤干再用，一般是多准备几件调换使用。电极尖端因焊接损耗，应每焊完1～2道口后用锉修整成锥形，其尖端角度范围在45°～75°间，角度小而消耗快，但电弧稳定；角度大易产生电弧偏吹，不利于焊接，见图3-24。

焊接过程中常用变化电极角度的方法来克服电弧的偏吹，见图3-25。图3-26给出了厚度不同的母线焊接时的装配图，供参考。其他注意事项参见铜母线的气焊及电弧焊。

2）铝母线的碳弧焊：基本与铜母线相同，但要注意铝和铜的性质不同。采用直流焊机正接法，301铝焊丝，401铝焊粉，预热温度250～350℃，电流选择见表3-19。截面不大的母线一般用右焊法，利用焊丝伸入焊接熔池跟着电弧向前推进，能有效地把覆盖在熔池表面的氧化物硬壳拨碎。厚度较大的母线需多层焊，多层焊时每层氧化铝渣要迅速用焊丝拨出，如焊缝有过热现象，应停顿一下，待冷却到500℃时再继续焊。

图3-24 电极

a）常用电极的形状 b）电极的夹持方法

图3-25 克服电弧偏吹的方法

a）偏吹的电弧 b）克服方法

图3-26 焊接装配示意图

a）截面较大的铜母线对接焊装配示意图 b）厚度不大的铜母线对接焊装配示意图

表3-19 碳极电弧焊接铝母线规范

其他注意事项要参照前述铝母线气焊和电弧焊的注意事项执行。

（11）硬母线的氩弧焊焊接方法 氩弧焊就是在焊接的过程中，用氩气（惰性气体）将电弧和焊缝与外界空气隔离开，杜绝了氧化物的产生，保证了焊接质量。氩弧焊的焊嘴有两种用途，一是将钨极夹住用作产生电弧的电极，二是将氩气从钨极的四周喷出保护电弧，因此也叫作喷嘴。氩弧焊省略了焊粉的使用，避免了残渣对焊缝的腐蚀。由于氩气对焊接区域的冲刷，使接头显著冷却，改善了接头的组织和性能，减少了焊体的变形。氩弧焊设备示意图见图3-27。

氩弧焊大都是机械自动焊，也有手工钨极氩弧焊，但主要用于薄板。

铜和铝的氩弧焊操作基本相同，主要区别是预热温度不同，钨极直径的选择、电流的选择、焊丝的选择、电源的选择、氩气流量调节的不同。铝宜用交流焊机，铜宜用直流焊机正接、预热温度和焊丝选择焊前处理、焊接平台制作等同前所述。

1）手工钨极氩弧焊操作方法：将处理好的母线装置在垫板或焊接平台上，组对好后即可预热，温度达到后即可在石墨板上引弧，电弧稳定后，将电弧引入焊接区进行焊接。将电焊机的电源开关合上，并接通水和氩气。

一般先采用点焊把焊口固定再施焊，这样可防止变形。点焊的大小间距视厚度及宽度而定，一般为2点或3点。点焊应尽量小而薄，一般不加焊丝而直接用熔化的基本金属来定位，如加焊丝必须在基本金属熔化形成熔池后添加。点焊后应在焊点处停留，以免焊点被氧化。其中焊丝应用细砂布打磨出金属光泽并经烘烤后再使用。

焊接时，焊炬、焊丝和母线的相互位置，要便于操作并能很好地保护熔池，见图3-28，焊丝的倾角应小一些，小到不影响加焊丝，否则将扰乱电弧及气流的稳定性。一般常采用左焊法，焊炬应均匀地做直线运动，钨极要对准焊缝中心，但不要和熔池、焊丝接触，以防止钨夹渣；焊丝不要进入弧柱区，否则焊丝易与钨极接触而使钨极氧化，焊丝熔滴飞溅，破坏电弧稳定性；但焊丝也不能离得太远，这样不但不能加热焊丝，而且易卷入空气，降低熔区的热量。因此焊丝必须在弧柱周围的火焰层内熔化并抽出，再送进熔化，往复运动。焊丝送入的速度则由熔池温度及熔液的流动情况决定。焊丝不能拉到氩气保护范围以外，以免氧化。焊炬一般距母线10～20mm，运动要均匀，保持电弧长度不变。控制熔池的熔化温度是由焊接速度和拉长或压低电弧来达到的。

结尾时，在收弧处的熔池里多填充点焊丝熔滴，然后使电弧慢慢离开，同时必须继续送出氩气保护5～15s；也可将电弧引至熄弧板上再熄灭。铝的焊接规范见表3-20。

2）自动氩弧焊操作要点：采用左焊法，不必预热，焊嘴距母线8～20mm，焊嘴与垂直轴线的倾角一般为20°～40°。焊接时，使焊炬做幅度不大的前后（纵向）摆动，能防止薄板烧穿，也能增加厚板的熔深和熔宽。焊接规范见表3-21和表3-22。

图3-27 氩弧焊设备示意图

1—氩气瓶 2—减压阀 3—气量计 4—水和气开关 5—气管 6—入水管 7—出水管 8—水龙头 9—放水口 10—焊炬 11—工件 12—焊接变压器 13—高频稳压器 14—焊接电缆 15—高频导线 16—缺水保险器

图3-28 焊炬和焊丝的倾角

表3-20 铝及铝合金手工钨极氩弧焊规范

表3-21 铝及铝合金对接接头金属极半自动氩弧焊规范

（续）

注：正表示在坡口面一边焊接；背表示在坡口的背面焊接。

表3-22 铝及铝合金丁字接头金属极半自动氩弧焊规范

3）注意事项如下：

①焊前必须检查钨极的装置情况及伸出长度，一般为5mm左右，钨极应位于焊嘴中心，不准偏斜；焊接前应用酒精棉球将焊嘴擦干净。

②氩气的纯度应大于99.9%，焊丝和母线必须清理干净。

③焊机必须接地良好；使用前应检查水管、气管是否接好；检查焊炬的弹性夹头及夹紧情况，检查喷嘴的绝缘情况；气瓶不能倒置，远离焊接区；移动时要轻慢，否则应将易损件取下；定期检查控制器的工作情况。

④焊接过程中发生断弧，不得关闭氩气，应对准原焊接处待20s后再重新弧焊接。断弧后的焊接应往后推20mm重焊。

⑤其他参见母线的电焊、气焊各点。

（12）母线焊缝的质量检查及验收母线焊缝应符合以下检验标准：

1）焊缝表面无肉眼可见的裂缝、凹陷、缺肉、气孔及夹渣等缺陷。

2）咬边深度不得超过母线厚度的10%，且总长度不超过焊缝长度的20%。

3）母线对接焊的上部应有2～4mm的加强高度；气焊及碳弧焊的焊缝高应在其下部有凸起的2～4mm，焊口两侧各凸出4～7mm的高度。

4）焊缝的对口应符合（8）中讲述的对口的要求。

5）焊缝的物理性能应符合（1）中讲述的物理性能的要求。

6）焊接部位应在测量时调整好并应符合下列要求：

①离支持绝缘子母线夹板边缘不小于50mm。

②同一片母线上宜减少对接焊缝；两焊缝间的距离应小于200mm。

③同相母线不同片上的直线段的对接焊缝，其错开位置应不小于50mm。

7）焊缝在母线安装前应将残存的焊药和熔渣等不妥清理干净。