铜及铜合金的焊接教材

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1、铜及铜合金的焊接 铜及铜合金的焊接 1 概述 2 铜的生产 3 铜的性质与用途 4 铜合金的主要合金元素及其影响 5 铜材的种类及其特性 6 焊接工艺条件要点 7 焊接质量的相关问题及对策 8 铜及铜合金的钎焊 1 概 述 铜是人类发现和使用最早的金属之一。 我国于公元前二千年就已大量生产、使用青铜。 十八、十九世纪，欧洲是铜的主要供给地。 十九世纪末，美国开始开采大铜矿，炼铜工业逐 渐发展。 二十世纪，前苏联、智利、加拿大和非洲兴起了 炼铜工业。 随着焊接技术的发展，铜在工业及人们生活中的 应用日益广泛。 2 铜 的 生 产 炼铜的基本过程： 反射炉熔炼转炉吹炼火法精炼电解精炼 铜精矿石英石

2、 （提炼金、银、硒、碲 ） 焙 烧 反射炉造锍熔炼 冰 铜 (20 40%Cu) 转炉吹炼 转炉渣粗 铜 (98 99%Cu) 火法精炼 精 铜 (99.399.6%Cu) 电解精铜 电 铜 （99.99%Cu) 空 气 烟气（含SO2 ） 制 H2SO4 废 渣 空 气 SO2烟气 阳极泥 火法炼铜（反射炉 熔炼）的一般流程 3 铜的性质与用途 3.1 铜的性质 （1）熔点：1083，沸点：2310 ； （2）比重：8.89g/cm3； （3）导电性好，为钢的6倍，仅次于银 ； （4）导热性好，为钢的8倍，为银的 73%； （5）热膨胀系数大，为钢的1.4倍； 3.2 铜 的 用 途 铜的用

3、途广泛： 导线、器皿、光学仪器、换热器、粉末 冶金、防腐油漆、杀虫剂、除草剂、化 工、染料、玻璃工业、机电工业、家用 电器等。 制造一部3千瓦的发电机约需580公 斤铜，100公里的150mm2输电线约需400 吨铜！ 4 铜合金的主要合金元素及其影响 合金元素的影响：强度、化学稳定性、变形性能 、焊接性等。 Zn：使焊接性变差，蒸气有毒。 Sn：10%以下对弧焊之性能基本无影响。 Si：有脱氧作用并有利于焊接性。 Fe、Mn ：一般含量较低，不影响焊接性。含 Mn（2 %）的青铜焊接性得到改善 。 铜材的种类及其特性 5.1 铜材的种类及其符号表示 德国标准的表示符号 纯铜：SFCu SF、

4、SE、SW：无氧脱氧铜 铜合金：以其化学成分表示 例如：Ni10Fe1Mn H 40 (布氏硬度40HB） F 20 （b200N/mm2) 中国的表示符号 纯铜：T1T4，即一号铜至四号铜，纯度依次降低。 无氧铜：TU后加1、2数字或脱氧元素组成，如：TU1、 TU2、TUP、TUMn。 共分为四大类： 紫铜：纯铜 黄铜：H62、H59 青铜：QAI9-2、QBe2.5、QSnP10-1 白铜：B10、B30 5.2 铜 材 的 特 性 5.2.1 纯铜 （1）韧铜 含有少量的氧（0.010.07%，以氧化物的 形式存在），导电性好，但易产生焊接裂纹。 （2）无氧脱氧铜 用P、Si等脱氧，含

5、氧量极少（0.008%以下 ），焊接性好。 5.2.2 铜 合 金 （1） CuAI系：一般AI为711%； （2） CuNi系：含Ni量低于50%，常用者为 1030% Ni； （3） CuZn系：常用者为H62等。 （4） CuMn系：常用者为Cu-Mn2 Cu-Mn5 （DIN1766）。熔点、热膨胀系数均低，焊接性 好。 （5） CuSi系：导热系数小，焊接性好。 6 焊接工艺条件要点 6.1 焊接前清理：坡口面、接缝两侧50mm； 6.2 工艺条件的一般要求 （1）采用大电流； （2）合理设计坡口形式； （3）重视焊接顺序； （4）推荐：薄板TIG焊，厚板埋弧焊； （5）气体保护焊采

6、用Ar或(Ar+He)混合气体。 6.3 电源极性及工艺参数 （1）TIG焊一般采用直流正接，AI、Be青铜用直流反接或交流 ； （2）MIG焊采用直流反接； （3）相关资料的工艺参数仅作参考。 7 焊接质量的相关问题及对策 7.1 纯铜 问题：热裂纹、氢蚀裂纹、气孔。 对策：（1）用有脱氧剂的焊丝（Mn、Si、Ti)； （2）高温预热； （3） 焊后缓冷； （4）磁力搅拌熔池。 7.2 铜合金 问题：易产生裂纹，原因：（1）凝固温度区间宽； （2）晶界低熔点杂质。 对策：Cu-AI系合金焊材含Ni、Fe、Mn，抑制脆化相析出； Cu-Ni系合金尽量避免热输入过大。 7.3 焊接施工中的注意事

7、项 （1）纯铜：较高的预热温度，400500。 可在保护气体中加N2，亦可加He。 TIG焊时宜采用Si脱氧的焊丝，接头力学性能好 ； 电子束焊时易产生气孔、咬边等，重熔即好。 （2）铜合金：预热温度不很高：100 200。 埋弧焊时要注意焊剂与焊丝的匹配。 （3）Cu-Zn系合金：防Zn蒸气危害提高焊速。 （4）Cu及Cu合金防止气孔的措施： 预热/缓冷； 选用含有AI、Ti等强氧化剂的焊丝； 仔细清除氧化膜。 （5）焊接材料 焊丝 国家标准 GB 9460-88铜及铜合金焊丝对铜及铜合金用焊丝和填充 丝作了规定。 类类 别别名 称型 号 铜铜紫 铜铜 丝丝HSCu 黄 铜铜 1 号 黄 铜

8、铜 丝丝HSCuZn1 2 号 黄 铜铜 丝丝HSCuZn2 3 号 黄 铜铜 丝丝HSCuZn3 4 号 黄 铜铜 丝丝HSCuZn4 白 铜铜 锌锌 白 铜铜 丝丝HSCuZnNi 白 铜铜 丝丝HSCuNi 青 铜铜 硅 青 铜铜 丝丝HSCuSi 锡锡 青 铜铜 丝丝HSCuSn 铝铝 青 铜铜 丝丝HSCuAI 镍镍 铝铝 青 铜铜 丝丝HSCuAINi 焊条 T237：Cu及Cu合金、 Cu与钢、铸铁 补焊等。 （6）防止变形的措施 采用合理的焊接顺序； 焊前预热； 焊后锤击，消除应力。 （7）防止未熔合/未焊透的措施 采用能量集中的热源； 采用大功率； 焊前预热。 8 铜 及 铜 合 金 的 钎 焊 （1）火焰钎焊 气体：氧丙烷，钎剂：液体钎剂 设备：多工位自动钎焊机。 （2）感应钎焊 采用钎料环配合人工涂钎剂，宜自动焊。 （3）炉中钎焊 可用真空炉或气体保护炉（如氨分解炉） （4）电弧钎焊 焊丝：铜合金，焊机：专用者，小电流稳定，飞溅 小；母材熔化极少。