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1、铜焊接工艺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，当采用的工艺参数与焊接同厚度碳钢差不多 时，则铜材很难
2、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，与要是氢气孔。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条，采用气剂 301作助熔剂。气焊紫 铜时应采用中性焰
3、。(2)紫铜的手工电弧焊缘。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
4、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 3,10 毫米时， 开 V 型坡口， 坡口角度为 6070º 板厚大于 10 毫米时，开 X 型坡口，坡口角度为 6070º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0.5,1.5 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
5、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。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
6、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 7-11倍，当采用的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，与要是氢气孔。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
7、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)紫铜的手工电弧焊缘。焊件厚度大于 4毫米时，焊前必须预热， 预热温度一般在400-500?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
8、手工氩弧焊时，采用的焊丝有丝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3,10毫米时，开V型坡口， 坡口角度为60-70。；板厚大于10毫米时，开X型坡口，坡口角度为60-70。;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0.5,1.5 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
9、量，并预热焊件。板厚小于3毫米时，预热温度为150-300?;板厚大于3毫米时， 预热温度为350-500?。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。紫铜与低碳钢的熔化极氩弧焊作者:苏在静 李福刚 时间:2002-06-28 21:45:57 鞍山热能研究院设备研制厂(114044)摘要 通过紫铜与低碳钢的熔化极氩弧焊的生产实践，对铜钢焊接易产生裂 纹、未熔合和气孔等缺陷进行了试验分析，并采用了合理的焊接工艺，提高了焊接 接头的力学性能，保
10、证了工件质量。 关键词:紫铜 低碳钢 熔化极氩弧焊0前言紫铜具有优良的导电和导热性能，因而在很多领域都得到了广泛的应用。为了 节约有色金属铜，降低成本，常常在结构件的关键部位采用紫铜，而其他部位则采 用成本低廉的低碳钢材料。这种结构多数采用焊接方式，紫铜与低碳钢的焊接质量相对整体结构来说也变得尤为重要。 在众多焊接方法中，熔化极氢弧焊以其电弧 热量集中、高效、焊接质量好等优点，而被广泛采用。1 紫铜与低碳钢的焊接性分析1.1 难熔合及易变形由表1 看出，铜与钢的导热系数、线胀系数和收缩率差异较大，这对保证铜与 钢的焊接质量非常不利。铜的导热系数大，20?时铜的导热系数比铁大 7倍多，1000?
11、时大 11 倍多。焊 接时热量迅速从加热区传导出去，使母材与填充金属难以熔合。铁与铜在液态下完全不互溶，只能呈机械混合状态，这是焊接的最大难点，只 有“机械式”互相结合，而无冶金结合。铜的线胀系数和收缩率也比较大。铜的线胀系数比铁大 15,，而收缩率比铁大 一倍以上。焊接时如工件刚度不大，又无防止变形的措施，必然会产生较大的变 形。当工件刚度很大时，由于变形受阻会产生很大的焊接应力。1.2 易产生裂纹在铜与钢焊接时，在焊缝金属晶粒间存在低熔点共晶，如(CU, CU20)共晶体 (共晶温度为1065?，低于铜的熔点)等。在结晶后期，这些共晶体以液态形式分布 在固态a铜的晶粒边界，割断了固体晶粒间
12、的联系，使晶粒间结合力受到削弱， 使焊缝金属的塑性显著下降，再加上铜和钢的线胀系数和收缩率差异较大，在焊缝 冷却凝固过程中将产生较大的焊接应力。因此，当铜钢焊缝强度、塑性显著下降， 并且焊件中存在内应力时，就在接头的脆弱部位形成热裂纹。1.3 气 孔铜与钢焊接时，焊缝中常会出现气孔。基于对铜钢焊接性的分析，制定合理的焊接工艺是保证铜钢焊接质量的前提， 严格遵守操作规程才能使铜钢焊接接头质量得以保证。2 紫铜与低碳钢的悍接工艺要点（以环缝焊接为例）2.1 焊接材料的选择铜钢熔化极氩弧焊常用焊丝牌号为HS201,焊接接头可获得满意的力学性能。2.2 坡口形式的选择 总结多年生产经验,铜钢焊接坡口形
13、式有以下 5 种形式可供选择（图1）。曾对以上5种坡口形式进行对比实验，图Id应是首选的坡口形式。2.3 坡口清理用机械法或化学法去除坡口表面及两侧（约30mm以内）的油污、水分、氧化物 及其它夹杂物，使其露出金属光泽。尤其是钢侧锈蚀必须清理于净，以杜绝由于锈 蚀造成的未熔合缺陷的产生。2.4 工件预热 铜钢焊接前必须对紫铜件进行预热。由于紫铜工件越大，散热越快。因此，预热温度应遵循随工件越大，预热温度越高的原则，一般的预热温度以 600,700?为 宜。2.5 焊 接 由于铜导热性好，为防止焊缝出现缺陷，应采用大热输入焊接。紫铜与低碳钢 熔化极氩弧焊的焊接参数见表2。传统的铜钢焊接工艺要求焊
14、丝必须偏向铜一侧，以保证铜母材有足够的热量输 人，使之熔化。这种操作技术很难掌握，焊丝偏离焊缝中心线距离过大，不能保证 钢母材金属充分熔化，极易产生未熔合缺陷，合适的距离与紫铜工件的大小和壁厚 有关，不是固定的数值。根据多年的生产经验和熔化极氩弧焊热量集中的特点，在足够的预热温度下，焊丝对准坡口中 心，即可保证铜侧和钢侧母材充分熔化，从而减少钢侧未熔合缺陷的产生，也有利 于焊缝的成形。另外，施焊位置也至关重要。一般打底焊施焊位置以时钟12点至12点30 分 外为宜。 施焊位置靠前，熔池金属易流淌，且不利于焊缝成形，也不利于下层焊道的施焊;施焊位置靠后，熔化的填充金属流淌到未熔 化的根部坡口上，
15、电弧始终吹在熔化的填充金属上，在电弧温度不足以使根部母材 熔化时，即形成根部未焊透及根部未熔合。盖面焊时，根据工件的回转半径，施焊位置可适当向后移。 再者，适当的焊接速度对保证铜钢焊缝质量也是至关重要的。过快、过慢均易 产生未熔合缺陷，合适的焊接速度要根据送丝速度和工件预热温度来确定。2.6 焊后保温 工件焊后，应保温缓冷。这样，可扩大焊接区温度场，减弱焊接应力，防止裂 纹产生。 3 焊接检验3.1 拉伸试验 严格执行上述工艺，即可得到满意的紫铜和碳钢焊接接头。按国家标准GB264,89截取试块制成力学性能试件，并进行拉伸试验，结果，每个试件的ob 均大于230 MPa。可见，铜钢焊接接头抗拉
16、强度高于紫铜(ob,196,235.2 MPa)。3.2 金相检验 经金相检验，焊缝内部组织均匀;紫铜和紫铜熔合区过渡均匀，结合良好;紫铜 与碳钢熔合线平直，无孔洞，且Cu和Fe相互之间有一定程度扩散，熔合区为冶金4结论(1)通过焊接检验可知，焊缝具有良好的性能，证明焊接工艺及其参数是合理 的;(2)紫铜与低碳钢的物理性能和化学成分差异很大，铜钢焊缝易产生很多缺 陷，如裂纹、未熔合、气孔等，但只要执行合理的焊接工艺，熟练掌握焊接操作技 术，仍能获得满意的铜钢焊接接头。紫铜和紫铜的钨极氩弧焊接2007年06月13日星期三 17:42紫铜母排焊接存在的问题及解决措施北京电器有限公司杨效民 摘要:由于紫铜母排在焊接过程中，容易出现裂纹、气孔、变形、焊瘤、未焊 透等缺陷，这些缺陷给产品质量造成严重影响。为了使母排在焊接上有一个
