铜的焊接工艺规程

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1、铜的焊接工艺规程铜的焊接工艺规程.doc.doc铜及铜合金的焊接工艺 铜具有优良的导电性、导热性、耐腐蚀性、延展性及一定的强度等特性。 在电气、电子、化工、食品、动力、交通及航空航天工业中得到广泛应用。在 纯铜（紫铜）中添加 10 余种合金元素，形成固溶体的各类铜合金，如加锌为黄 铜；加镍为白铜；加硅为硅青铜；加铝为铝青铜等等。铜及铜合金可用钎焊、电阻焊等工艺方法实现连接，在工业发达的今天、 熔焊已占据主导地位。用焊条电弧焊、TIG 焊、MIG 焊等工艺方法容易实现铜及 铜合金的焊接。影响铜及铜合金焊接性的工艺难点主要有四项元素：一是高导热率的影响。 铜的热导热率比碳钢大 711 倍，当采用的

2、工艺参数与焊接同厚度碳钢差不多时， 则铜材很难熔化，填充金属和母材也不能很好地熔合。二是焊接接头的热裂倾 向大。焊接时，熔池内铜与其中的杂质形成低熔点共晶物，使铜及铜合金具有 明显的热脆性，产生热裂纹。三是产生气孔的缺陷比碳钢严重得多，主要是氢 气孔。四是焊接接头性能的变化。晶粒粗化，塑性下降，耐蚀性下降等。 1、紫铜的焊接 焊接紫铜的方法有气焊、手工碳弧焊、手工电弧焊和手工氩弧焊等方法，大型 结构也可采用自动焊。 （1） 紫铜的气焊 焊接紫铜最常用的是对接接头，搭接接头和丁字接头尽量少采用。气焊可采用 两种焊丝，一种是含有脱氧元素的焊丝，如丝 201、202；另一种是一般的紫铜 丝和母材的切

3、条，采用气剂 301 作助熔剂。气焊紫铜时应采用中性焰。 （2）紫铜的手工电弧焊在手工电弧焊时采用紫铜焊条铜 107，焊芯为紫铜（T2、T3）。焊前应清 理焊接处边缘。焊件厚度大于 4 毫米时，焊前必须预热，预热温度一般在 400500左右。用铜 107 焊条焊接，电源应采用直流反接。焊接时应当用短弧，焊条不宜作横向摆动。焊条作往复的直线运动，可以 改善焊缝的成形。长焊缝应采用逐步退焊法。焊接速度应尽量快些。多层焊时， 必须彻底清除层间的熔渣。焊接应在通风良好的场所进行，以防止铜中毒现象。焊后应用平头锤敲击 焊缝，消除应力和改善焊缝质量。 （3）紫铜的手工氩弧焊在紫铜手工氩弧焊时，采用的焊丝有

4、丝 201(特制紫铜焊丝)和丝 202，也采 用紫铜丝，如 T2。焊前应对工件焊接边缘和焊丝表面的氧化膜、油等脏物都必须清理干净， 避免产生气孔、夹渣等缺陷。清理的方法有机械清理法和化学清理法。对接接头板厚小于 3 毫米时，不开坡口；板厚为 310 毫米时， 开 V 型坡 口，坡口角度为 6070； 板厚大于 10 毫米时，开 X 型坡口，坡口角度为 6070；为避免未焊透，一般不留钝边。根据板厚和坡口尺寸，对接接头的装 配间隙在 0.51.5 毫米范围内选取。紫铜手工氩弧焊，通常是采用直流正接，即钨极接负极。为了消除气孔， 保证焊缝根部可靠的熔合和焊透，必须提高焊接速度，减少氩气消耗量，并预

5、热焊件。板厚小于 3 毫米时，预热温度为 150300；板厚大于 3 毫米时，预 热温度为 350500。预热温度不宜过高，否则使焊接接头的机械性能降低。 还有紫铜的碳弧焊，碳弧焊使用的电极有碳精电极和石墨电极。紫铜碳弧焊所 用的焊丝和气焊时一样，也可用母材剪条，可用气焊紫铜的助熔剂，如气剂 301 等。 2、黄铜的焊接 黄铜焊接的方法有：气焊、碳弧焊、手工电弧焊和氩弧焊。 （1）黄铜的气焊由于气焊火焰的温度低，焊接时黄铜中锌的蒸发比采用电焊时少，所以在 黄铜焊接中，气焊是最常用的方法。黄铜气焊采用的焊丝有：丝 221、丝 222 和丝 224 等，这些焊丝中含有硅、 锡、铁等元素，能够防止和

6、减少熔池中锌的蒸发和烧损，有利于保证焊缝的性 能和防止气孔产生。气焊黄铜常用的熔剂有固体粉末和气体熔剂两类，气体熔 剂由硼酸甲脂及甲醇组成；熔剂如气剂 301。 （2）黄铜的手工电弧焊焊接黄铜除了用铜 227 及铜 237 外，也可以采用自制的焊条。黄铜电弧焊时，应采用直流电源正接法，焊条接负极。焊前焊件表面应作 仔细清理。坡口角度一般不应小于 6070，为改善焊缝成形，焊件要预热 150250。操作时应当用短弧焊接，不作横向和前后摆动，只作直线移动，焊 速要高。与海水、氨气等腐蚀介质接触的黄铜焊件，焊后必须退火，以消除焊 接应力。 （3）黄铜的手工氩弧焊黄铜手工氩弧焊可以采用标准黄铜焊丝：丝

7、 221、丝 222 和丝 224， 也可 以采用与母材相同成分的材料作填充材料。焊接可以用直流正接，也可以用交流。用交流焊接时，锌的蒸发比直流正 接时轻。通常焊前不用预热，只有板厚相差比较大时才预热。焊接速度应尽可 能快。焊件在焊后应加热 300400进行退火处理，消除焊接应力，以防止焊 件在使用过程中裂缝。 （4）黄铜碳弧焊黄铜碳弧焊时，根据母材的成分选用丝 221、丝 222、丝 224 等焊丝，也可 用自制的黄铜焊丝施焊。焊接可以采用气剂 301 等作熔剂。焊接应短弧操作， 以减少锌的蒸发和烧损。 直流 TIG 焊工艺方法广泛应用于铜及铜合金的焊接，焊风成型好，内外质 量优良，在氩气的

8、保护下，熔池纯净，气孔少，热裂影响小，操作易掌握。厚 度4mm 时可不用焊前预热，直接用氩气预热，待熔池温度接近 600时，可加 填充焊丝熔化母材，实现焊接。厚度大于 4mm 的铜材，纯铜应预热 400600。 铜合金焊接预热 200300。300TSP，315TX 直流 TIG 焊机可焊接纯铜、硅青 铜、磷青铜、黄铜、白铜等铜合金。300WP5、300/500WX4 交直流两用 TIG 焊机 可用交流 TIG 焊接铝青铜（用交流方波清除表面氧化膜）及用直流 TIG 焊接上 述铜材。近年来，采用 MIG 方法焊接铜及铜合金的施工越来越多，尤其对于厚度 3mm 的铝青铜、硅青铜和白铜最好选用 M

9、IG 焊方法。厚度 314mm 或14mm 的 铜及铜合金几乎总要选用 MIG 焊，因为熔敷效率高、熔深大、焊速快（一般为 TIG 焊的 34 倍），实现高效、优质、低成本的经济效益要求。铜材施焊前均应达到预热温度要求（纯铜 400600，铜合金 200300），焊丝与母材化学 充分相似，氩气纯度99.98%。 1、黄铜的焊接性 黄铜是铜锌合金，由于锌的沸点较低，仅为 907，故焊接过程中极容易蒸发，这一点成为黄铜焊接的最大问题。在焊接高 温作用下，焊条电弧焊时锌的蒸发量高达 40%，锌的大量蒸发，导致焊接接头 的力学性能和耐蚀性能下降，还使之对应力腐蚀的敏感性增大。蒸发的锌在空 气中立即被氧

10、化成氧化锌，形成白色的烟雾，给操作带来很大困难，而且影响 焊工身体健康，因此，焊接黄铜的场所，应加强通风等防护措施。黄铜的焊接 性不良，焊接时会产生气孔、裂纹、锌的蒸发和氧化等问题。为了解决这些问 题，在焊接时常用含硅的焊丝，因为硅在熔池表面会形成一层致密的氧化硅薄 膜，阻碍锌的蒸发和氧化，并防止氢的入侵。焊后可经 470560的退火处理， 以消除应力防止“自裂”现象。 2、黄铜的焊接方法 生产中常用的焊接黄铜的方法是焊条电弧焊和氩弧焊等， 其工艺要点如下： （1） 焊条电弧焊 焊条采用青铜芯焊条，如 ECuSn-B（T227）、ECuAl- C（T237）。补焊要求不高的黄铜铸件可采用纯铜芯

11、焊条，如 ECu（T107）。电 源采用直流正接，V 型坡口角度不应小于 6070。板厚超过 14mm 时，焊前 焊件表面应仔细清理，清除一切会产生氢气的油类杂质。 操作时应当用短弧焊接，焊条不做横向和前后摆动，只沿焊缝的直线移动。焊 接速度要快，不应低于 0.20.3m/min。多层焊时，层与层之间的氧化膜及渣 应清除干净。黄铜的铜液流动性大，故溶池最好处于水平位置，若溶池必须倾 斜，则倾角不应大于 15 （2） 氩弧焊 手工钨极氩弧焊时，焊丝采用锡黄铜焊丝 HSCuZ-1（HS221）、 铁黄铜焊丝 HSCuZn-2（HS222）、硅黄铜焊丝 HSCuZn-4（HS224）。这些焊丝含 锌

12、较高，焊接时烟雾较大。亦可用青铜焊丝 HSCuSi（HS211）、 HSCuSn（HS212）。手工钨极氩弧焊焊接黄铜的焊接参数见表。手工钨极氩弧焊焊接黄铜的焊接参数材料板厚/mm 坡口形式 钨极直径/mm 电源种类及极性 焊接电流/A 氩气流量/（L/min） 预热温度/普通黄铜 1.2 端接 3.2 直流正接 185 7 不预热锡黄铜 2 V 型 3.2 直流正接 180 7 不预热由于锌的蒸发破坏氩气的保护效果，所以焊接黄铜时应选用较大的喷嘴孔径和 氩气流量。焊前一般不预热，只有焊接厚度大于 10mm 的接头和焊接边缘厚度相 差比较大的接头时才需预热，后者只预热焊件边缘较厚的部分。电源可采用直流正接，也可以采用交流。用交流电源焊接时，锌的蒸发量较 小。焊接参数宜采用较大的焊接电流和较快的焊接速度。厚 1620mm 黄铜板的 焊接参数为：焊接电流 260300A，钨极直径 5mm，焊丝直径 3.54.0mm，喷 嘴孔径 1416mm，氩气流量 2025L/min。为了减少锌的蒸发，操作时可将填充焊丝与焊件“短接”，在填充焊丝上引 弧和保持电弧，尽可能避免电弧直接作用到母材上，母材主要靠熔池金属的传 热来加热熔化。焊接时，应尽可能进行单层焊，板厚小于 5mm 的接头，最好能 一次焊完。焊后焊件应加热到 300400进行退火处理，消除焊接应力，以防止黄铜构 件在使用时破裂。