科学技术创新
序号 名称 规格 数量 1 焊条 φ4 HL303 若干
2 焊条 Φ1.5 HL204 若干
3 焊片 0.3X56X56 若干
5 接线铜板 配套DT -240 12
6 接线端子 DT -240 12
7 接线铜板 配套DT -185 12
8 接线端子 DT -185 12
9 接线铜板 配套DT -150 12 10 接线端子 DT -150 12
1 A11、A12、A13 DT -150 3
2 A21、A22、A2
3 DT -185 3
3 A31、A32、A33 外观检测、宏观金相、微观金相 DT -240 3
4 A41、A42、A43 DT -150 3
5 A51、A52、A53 DT -185 3
6 电阻钎焊 A61、A62、A63 直流电阻、拉伸试验 DT -240 3
7 B11、B12、B13 DT -150 3
8 B21、B22、B23 DT -185 3
描图纸
9 B31、B32、B33 外观检测、宏观金相、微观金相 DT -240 3 10 B41、B42、B43 DT -150 3
11 B51、B52、B53 DT -185 3 12 火焰钎焊 B61、B62、B63 直流电阻、拉伸试验 DT -240 3 大型直驱永磁风力发电机定子电缆火焰钎焊与 电阻钎焊对比工艺研究
反相加法器陈厚豪1,2车三宏1王传洋2曹翰清1曹玉1
(1、中车株洲电机有限公司，湖南株洲4120002、苏州大学机电工程学院，江苏苏州215000)发光墙
目前，主要应用于铜导体电缆焊接的有
火焰钎焊、电阻钎焊等工艺。国内的主流电
机厂的并头与并头间、并头与端环间、端环
与端环间的焊接工艺主要以电阻钎焊为主[2]
，而大型直驱永磁风力发电机定子电缆焊接与并头焊接不同，其电缆的根数少，焊接面
更大，与此同时，电缆焊接的焊接质量也是整
光纤器件个电机定子制造过程中的关键控制项点。电
缆焊接指的是电缆压接接线端子后、接线端子与端环接线铜板之间的焊接，此焊接接头的目的是将电能从端环传递至电缆上。本文对火焰钎焊与电阻钎焊两种焊接方式工艺
进行了对比，对各类大型直驱永磁风力发电
机定子电缆焊接具有一定的参考价值和实
际应用意义。两种焊接方式均存在各自的优势和优点，具体如下:
火焰钎焊工艺优势:(1)设备简单，功率
小，设备成本低;(2)初始投资低，易损件少，维
护简单;(3)对母材的物理化学性能无明显不利影响;(4)加热温度低，引起的变形和应力小，易保证焊件的尺寸精度;(5)灵活性大，可
适用于多机型、多功能的焊接。
电阻钎焊工艺优势:(1)焊接效率高，单个
样件焊接时间短，花费时间短;(2)加热时间短，热量集中，热影响区小，变形和应力也小;(3)操作简单，员工易上手操作，可改善劳动条件;(4)焊接热影响区小，焊接不易损伤绝缘层，不形成质量隐患;(5)生产率高，无噪音以及有害气体;(6)不需要太多焊丝、焊条等填充金属，以及氧-乙炔等焊接材料，成本低。[3]
1试验材料、设备及方法1.1焊接设备火焰焊接使用氧-乙炔气体进行焊接，电阻钎焊使用Q S-80TW 焊机并配套定制焊进行焊接。1.2实验材料试验材料见表1。1.3电阻钎焊(使用H L204、焊片)
先在接线端子与接线铜板之间放置一片0.3m m 厚的焊片,
然后用电阻焊机的焊加持进行焊接，使用φ1.5m m H L204焊丝补充。D T-150编号为A 11、A 12、A 13、A 41、A 42、A 43，焊接两摘要：大型直驱永磁风力发电机定子电缆焊接(即电缆接线端子与电缆接线铜板焊接)是发电机制作过程中的关键工序之一，其焊接质量的好坏将直接影响焊接点的温升、焊接处绝缘寿命、发电机的效率等，因此对发电机的运行寿命有重要影响[1]。本文研究分析了火焰钎焊、电阻钎焊两种焊接方式的各自优势，并采用对比验证的方法，通过直流电阻检测、外观检测、拉伸试验、宏观金相检测、微观金相检测等检测手段，对比采用两种焊接方式制作试样的焊接质量。同时，为验证不同尺寸的焊接件的可靠性，本文研究也通过焊接DT-150、DT-185、DT-240三种不同大小的焊接件进行对比验证。通过对样件的实验结果进行对比和分析，发现两种焊接方式均满足电缆焊接要求，但具体的实际使用情况仍要根据不同工况进行选择。
关键词：大型直驱永磁风力发电机；电阻钎焊；火焰钎焊；电缆焊接中图分类号:TG 47文献标识码:A 文章编号:2096-4390(2021)09-0178-03作者简介：陈厚豪(1995-)，男，汉族，籍贯：湖南益阳，学历：非全日制硕士研究生在读，工艺工程师，主要从事风力发电发电机工艺和风力发电电机智能制造等相关工作。
表1试验材料表表2试验样件编号及实验内容对应表
178--
调味篮
2021.09科学技术创新序号 焊接方式 样件类型 样件编号 直流电阻平均值 （m Ω）
备注 1 DT-150 A41、A 42、A43 0.021 2 DT-185 A51、A 52、A53 0.022
3 电阻钎焊 DT-240 A61、A 62、A63 0.023
4 DT-150 B41、B42、B43 0.022
5 DT-185 B51、B52、B53 0.021
6 火焰钎焊 DT-240 B61、B62、B63 0.023
取3个平行样
件平均值
序号 样件类型 标准拉力下试验(N) 拉断最大力(N) 1 A41（DT-150） 9000N 29912.89 2 A42（DT-150） 9000N 25659.62
3 A43（DT-150） 9000N 24375.69
4 A51（DT-185） 11100N 36295.69
5 A52（DT-185） 11100N 36862.53
6 A53（DT-185） 11100N 24952.53
7 A61（DT-240） 14400N 47888.00 8 A62（DT-240） 14400N 49695.66
9 A63（DT-240） 14400N 47276.85
10 B41（DT-150） 9000N 25636.95
11 B42（DT-150） 9000N 25034.10
12 B43（DT-150） 9000N 26297.43 13 B51（DT-185） 11100N 32594.31
14 B52（DT-185） 11100N 35076.57 15 B53（DT-185） 11100N 33008.86
16 B61（DT-240） 14400N 44937.05 17 B62（DT-240） 14400N 44393.14
18 B63（DT-240） 14400N 46470.43
组共6件，一组(3件)用于直流电阻、拉伸试验，一组(3件)用于外观检测、宏观金相、微观金相。使
用同样的方法焊接D T-185、D T-240样件,D T-185编号为A 21、A 22、A 23、A 51、A 52、A 53,D T-240编号为A 31、A 32、A 33、A 61、A 62、A 63。
火焰钎焊焊接样件共18件。
1.4火焰钎焊(使用H L303、助焊剂)
焊接前，使用拧干的脱脂棉对样件不焊接的
另一侧进行防护，防止过热。接线铜板与接线端子搭接前，在接线铜板上使用火焰进行预热、铺焊，然后将接线铜板与接线端子搭接，再使用φ4m m 的H L303焊丝将三边填充焊料。D T-150编号为B11、B12、B13，焊接两组共6件,
一组(3件)用于外观检测、宏观金相、微观金相,
一组(3件)用于直流电阻、拉伸试验。使用同样的方法焊接D T-185、D T-240样件,D T-185编号为
B21、B22、B23,D T-240编号为B31、B32、B33。
火焰钎焊焊接样件共18件。其中用于宏观金相和微观金相的样件使用硫酸铜盐酸水溶液腐蚀5~10秒。试验方法每组
试样含三个平行试样。试样的接头形式均为搭接。模拟试样的结构与产品上的结构一致，样件排序及试验内容对应见表2。
2试验结果与分析
蛭石板2.1直流电阻取制作的试样进行直流电阻检测，检测数据见表3。样件的长度均取200m m ，对比火焰钎焊和电阻钎焊的数据可知，由于导体焊接的样件不一致，一端为接线端子，一端为接线铜板，无法取用相同长度的导体对比直流电阻的差异性，但两种焊接工艺各样件类型的直流电阻相互对比均无明显差异，判定合格。
2.2拉伸试验样件按照《G B/T14315-2008电力电缆导体用压接型铜、铝接线端子和连接管》[4]要求进行拉伸试样，负荷施加速率不超过10N /S ·m m 2，并在张力60×A 拉力负荷下(A 为对应标称横截面面积,D T-150、D T-185、D T-240拉力分别为9000N 、11100N 、14400N )，样件无滑动，焊接位置在压接部件无断裂或拔出，无变形等缺陷。所有样件均满足试验要求。检测数据见表4。
图1电缆压接损伤位置图
再通过拉力值上升，将样件拉断或拔出，记录此时拉力值。再通过对比两个焊接方式,
发现最大拉力值交替上升，两种焊接方式的最大拉力值相仿，因此证明两种焊接方式的抗拉强度水平
基本一致。其中,
所有样件断裂位置均为电缆压接位置，焊接位置强度均大于电缆压接位置(见图1)。图2拉力值对比图
2.3外观检测及宏观金相检测外观检测：接头外观检查评定方法：参照《J B/T6966-1993钎焊外观质量评定方法》[5]，观察接头钎料填充是否饱满，焊缝是否存在焊瘤、开裂、密集气孔等缺陷，是否有钎料流失，以上都满足要求则为外观检测合格。经检查，各试样表面无裂纹、无气孔，焊缝成形良好(见图3)，接头外观检查合格。
切开后检测：宏观金相检测接头宏观金相评定方法：将接头沿厚度方向切开，观察焊缝截面成形情况，焊缝填充饱满且无裂纹、夹杂、密集气孔等缺陷为宏观金相检测合格,
图4为典型表3直流电阻及长度对应表
表4样件标准拉力下拉伸试验和最大拉力
值179--
科学技术创新
焊接切开后焊缝截面情况。
图3焊接后样件
图4典型切开后焊缝截面情况
2.4微观检测
放置在显微镜下放大100X ，焊缝总长、焊缝空隙、焊缝空隙与总长之比以及平均值数据见表5。参考《I SO 18279-2003钎焊缺陷》[6]中填充缺陷要求，在不影响工件和不破坏表面的情况下,B 级要求80%及以上的区域应该填充满焊料金属,C 级要求70%及以上的区域应该填充满焊料金属。根据试验结果显示，在不考虑切割时破坏焊接区域的前提下，火焰钎焊与电阻钎焊均满足至少C 级要求，除1件焊接样件符合C 级要求外，均满足我司要求的B 级焊接要求(共分为B 、C 、D 三个等级)。
3试验结论
通过直流电阻、拉伸试验、外观检测、宏观金相、微观金相等多个试验的对比分析，发现两种焊接方式均可用于直驱永磁风力发电机定子电缆的焊接，且可靠性与稳定性相当。
但从实际应用角度来说，火焰钎焊设备简单、初始投资低、易损件少、灵活性大的特点对新产品或小订单产品会更合适。而对于大批量、产品单一的电缆焊接来说，电阻钎焊的成本低、焊接效率高、操作简单等优势会更加明显突出。但具体的实际使用情况仍要根据公司工况进行选择。
参考文献
[1]顾冬林，车三宏，李进泽，周迪生.大型直驱永磁风力发电机定子端环接线铜板焊接工艺研究[J].金属加工(热加工),2017(20):45-48.
[2]王庆伟.电阻钎焊在永磁直驱风力发电机定子并头中的应用[J].中国重型装备,2017(04):33-35+37+40.
[3]车三宏，曾美扬.大型永磁直驱风力发电机定子并头电阻钎焊工艺研究[J].电焊机,2012,42(10):77-81+86.
[4]GB/T14315-2008电力电缆导体用压接型铜、铝接线端子和连接管[S].
[5]JB/T6966-1993钎焊外观质量评定方法[S].[6]ISO18279-2003钎焊缺陷
[S].
试样编号
焊缝总长（m m ）
焊缝空隙（m m ）
焊缝空隙与总长 之比（%） 焊缝空隙与总长之比
平均值（%）
焊接空隙平均值（%）
A11 29 5.4 18.6
A12 29 4.1 14.1 A13 42 2.1 5 12.67
A21 32 4.5 14.1 A22 32 4.1 12.8 A23 44 5.6 12.7 13.30
A31 32 0.9 2.8 A32 32 4.6 14.4 A33 32 0.7 2.2 6.47 10.81
B11 29 1.9 6.6 B12 29 0.4 1.4 B13 44 3.3 7.5 5.17
B21 32 7.5 23.4 B22 32 4.2 13.1 B23 50 2.8 5.6 14.03 B31 32 1.9 5.9 B32 37 0.4 1.1 B33
50
1.0
2
3.00 7.4
表5焊缝总长、焊缝空隙、焊缝空隙与总长之比以及平均值数据统计表
180--
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