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铜及铜合金的焊接

19-08-07 10:58  

有色金属铜合金焊接

常用的铜及铜合金有四种:纯铜,黄铜,青铜和白铜。在压力容器中纯铜与黄铜使用较多。

纯铜是ω(Cu)不低于99.5% 的工业纯铜,具有良好的导电性、导热性,良好的常温和低温塑性,以及对海水等的耐腐蚀性,纯铜中的杂志如氧、硫、铋等都不同程度地降低纯铜的优良性能,增加材料的冷脆性和接头中出现热裂纹的倾向。黄铜系铜和锌组成的二元合金,黄铜与纯铜强度、硬度和耐腐蚀能力都高,且具有一定塑性,能很好承受热加工和冷加工,ω(Zn)在< 30% ~ 40% 的黄铜具有α相与少量的β相,因而提高了强度、塑性、耐蚀性、但对焊接性不利。

1.铜及铜合金焊特点

铜及铜合金导热率高,线胀系数和收缩率大,当焊接线能量不足时,则容易产生未熔合、未焊透,焊后变形也较严重,外观成形差。焊接时,铜能与其中杂质生成多种低熔点共晶,在焊接应力作用下产生热裂纹,杂质中以氧的危害性最大。

熔焊铜及铜合金时,由于溶解的氢和氧化还原反应引起气孔,几乎分布在焊缝的各个部位。同时,由于晶粒严重长大,杂质和合金元素的掺人,有用合金元素的氧化、蒸发,使焊接接头性能发生很大的变化。

2. 焊接方法

焊接铜及铜合金需要大功率、高能束的熔焊热源,热效率越高,能量越集中愈有利,不同厚度的材料对于不同焊接方法有其适应性,薄板焊接以钨极氩弧焊、焊条电弧焊和气焊为好,中板以熔化极气体保护焊和电子束焊较合适,厚板则建议使用埋弧焊、MIG焊和电渣焊。

3. 焊接材料

① 焊条

焊条电弧焊用焊条分为纯铜、青铜两类,由于黄铜中的锌容易蒸发,因而极少采用焊条电弧焊。纯铜焊条型号ECu为低氢型药皮,用于焊接脱氧或无氧铜结构件,在大气及海水中具有良好的耐腐蚀性。

② 埋弧焊用焊丝与焊剂

埋弧焊的特点是电热效率高,对熔池的保护效果好。大、中厚度铜焊件的焊接工艺与钢基本相同,可选用高硅高锰焊剂HJ431,但可能发生合金元素向焊缝过渡,对接头性能要求高的焊件宜选用HJ260、HJ150。焊丝则选用纯铜焊丝、青铜焊丝、焊接纯铜和黄铜。

③ 气体保护焊用焊丝

铜薄板和中板焊接,使用气保焊逐渐取代气焊、焊条电弧焊,电极一般采用钍钨极(EWTh-2)。焊接纯铜,一般选用含有ω(Si) 0.5%,ω(P) 0.15%或ω(Ti) 0.3% ~ 0.5%脱氧剂的无氧铜焊丝,如HSCu。焊接普通黄铜,采用无氧铜加脱氧剂的锡青铜焊丝,如HSCuSn。对高强度黄铜则采用青铜加脱氧剂的硅青铜焊丝或铝青铜焊丝,如:HSCuAl、HSCuSi等。

保护气体则选用氩气(Ar)或Ar+He(Ar+He混合比50/50或30/70),采用Ar+He混合气体的最大优点是可以改善焊缝金属的润湿性,提高焊接质量。由于氦气保护时输入热量比氩气保护时大,故可降低预热温度。

4. 焊接工艺

① 焊前要预热或在焊接过程中采取同步加热的措施。

② 严格限制铜中的杂质含量,通过焊丝加人硅、锰、磷等合金元素,增加对焊缝的脱氧能力,选用能获得α+β组织的焊丝等措施防止焊接接头裂纹与减少气孔。

③ 控制焊后冷却速度,防止焊接变形。


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