山东清铝金属有限公司作为铜铝先进连接技术的专业生产厂家，一直致力于改进铜铝导电头的连接工艺，以获得更好的导电性能和更高的连接强度。针对铜铝浇铸导电头在电解环境下易出现的腐蚀导致铜铝结合松动，影响导电效率进而影响生产效率的情况，我公司创新的开发了铜铝导电头新型连接工艺并完成了实现了阴极导电梁（含导电头）摩擦焊接。
采用摩擦焊接与铜铝冷压扩散焊接铜铝复合导电头的整体阴极导电梁，导电梁几何尺寸及外形等没有任何变化，无需对现有电解锌生产工艺进行任何调整，下表为两种不同工艺的技术经济性对比。
不同工艺阴极导电梁技术经济性对比
序号 | 项目 | 铝包铜浇铸导电头+MIG | 铜铝扩散焊接复合导电头+摩擦焊 |
1 | 经济性对比 | 1）导电头与铝横梁MIG焊接焊丝保护气等损耗，成本￥10/件 2）可回收性：导电头锯掉后铝横梁部分带有焊缝，影响再次焊接 | 1）提供铝横梁与导电头摩擦焊接好的成品，不额外收取费用，节能降耗降低采购成本效果明显。2）可回收性：①锯掉冷压扩散焊导电头，完全成为一根新的铝横梁，可以继续MIG焊接浇铸导电头②将导电头锯掉，采用新的扩散焊导电头MIG焊接 |
2 | 技术特点 | 3）采用铝液浇铸包覆铜的方式，铜铝间物理结合，没有实现铜铝的冶金结合。 4）铜铝均属于活泼金属，即使在镀锡等技术处理下，浇铸时结合界面氧化依然严重，导电率低，结合强度差； 5）浇铸过程铝熔化时易带入杂质 | 3）固相焊接工艺，材料没有熔化，实现了铜铝间的冶金结合。 4）焊接过程破碎了铜铝结合界面处的氧化膜，实现洁净金属的冶金结合，导电率好，结合强度高； 5）属于机械化加工过程，受人为因素影响小 |
3 | 产品质量 | 6）浇铸导电头产品尺寸精度差，MIG焊接后阴极梁外观及一致性没有机加工产品好； 7）电解锌环境下铜铝结合区域易腐蚀导致铜块松动影响导电率和生产效率 | 6）铜铝结合强度优于浇铸和爆炸焊接等工艺，以爆炸焊接为例，结合强度多在70MPa左右，该工艺可实现铜铝结合强度100MPa以上，优于现有的已知的铜铝复合连接工艺； 7）成品属于加工产品，尺寸精度好； |
4 | 环境要求 | 8）加工过程存在污染，铝熔化、浇铸及MIG焊接过程产生的金属蒸汽对人体有害； 9）作业环境不易实现洁净化； | 8）焊接过程安全、无污染、无烟尘、无辐射等，属于绿色焊接技术。 9）作业过程方便实现机械化、自动化，功效高，对作业环境要求低； |
5 | 职业损伤 | 10）主要表现为铝、锡熔化浇铸过程的有害气体和金属蒸汽等。 11）需要进行职业防护 | 10）无任何职业损伤 11）不需要进行防护 |
对新工艺制作的铜铝复合试件按照GB/T228.1-2010加工标准拉伸试样，测试结果表明试样均断裂在铜铝复合试件铝母材处，表明铜铝结合强度非常好，是一种优良的连接工艺。对铜铝复合接头进行导电率测试，新工艺导电头电阻率为传统连接方式的导电头电阻率的72.34%，电阻率更低，导电性能更好。
扩散焊接铜铝复合导电头
3.2平米阴极导电头
铜铝导电头与铝阴极梁的复合目前常用的工艺为氩弧焊接，相对于氩弧焊接，搅拌摩擦焊接是一种更为优异的导电头与铝梁的焊接工艺。搅拌摩擦焊属于固相焊接工艺，焊接时没有接头金属的熔化，也就避免了常规氩弧焊接时由于金属熔化凝固过程所产生的气孔、夹渣、裂纹等缺陷。搅拌摩擦焊接焊缝更为致密，接头强度高，导电率好。搅拌摩擦焊的特点要求搅拌头必须在被焊材料之内，在焊接锻压力的作用下搅拌针的搅拌破碎消除焊缝界面，形成材料的冶金结合。由于搅拌头结构设计的要求，必然导致最端头的材料无法实现焊接，具体到阴极导电梁和导电头的焊接中，端头大约存在6~7mm的未焊合区域。同时，在搅拌针扎入被焊材料的阶段，存在较大的焊接力，在热的作用下，材料向两侧挤压变形，最终形成了图中所示的端部缝隙，该缝隙属于局部现象，存在于焊缝端部不大于10mm范围内。同时，在焊接终了阶段留有直径约8mm的锥形尾孔，由于采用了正反两面的焊接，在阴极梁的上下表面就形成了两个尾孔。尾孔和焊接端部的裂隙尽管不属于焊接缺陷，但对导电梁的导电性能和外观质量造成比较大的影响。
采用新型导电头（或者常规导电头，根据客户要求）与铝横梁采用搅拌摩擦焊制造的整体1.6平米阴极梁与3.2平米阴极梁，焊后成品没有尾孔，没有端部的裂隙。
传统搅拌摩擦焊生产的3.2平米导电梁（带有尾孔和端部裂隙的阴极导电梁）
批量生产的3.2平米无尾孔无端部裂隙阴极导电梁
批量生产的1.6平米极板铜铝复合阴极导电梁
新型摩擦焊接铜铝复合导电梁
山东清铝金属有限公司将新技术新工艺用于现有产品，使产品质量更优，价格更低，效率更高，协助客户提高极板制造质量和极板制造效率，为客户节能降耗是我公司一贯的追求。
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