銅怎么焊接的方法和技巧bjg

2019-03-0909:59:27已關(guān)閉評(píng)論

一、銅及銅合金的焊接特點(diǎn)bjg

根據(jù)銅及銅合金的顏色和成分，可分為純銅（紫銅）、黃銅、青銅、白銅等四大類

工業(yè)用的純銅呈紫紅色，通常稱紫銅，它的含銅量不低于99.5%，密度為8.89g/cm³，熔點(diǎn)是1083℃，線膨脹系數(shù)是16.8×10^-6/K，具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、耐蝕性及延展性。純銅的強(qiáng)度和硬度低，特別是在400～700℃的高溫時(shí)，其強(qiáng)度和硬度顯著降低。純銅中的雜質(zhì)（氧、硫、鉛等）與銅形成脆性化合物和低熔點(diǎn)共晶物，在焊接過(guò)程中容易產(chǎn)生熱裂紋。

黃銅是由銅和鋅組成的合金，其表面呈淡黃色。工業(yè)上應(yīng)用的黃銅，含鋅量均小于46%，其顏色隨含鋅量的增加而由黃紅色變?yōu)榈S色。普通黃銅的強(qiáng)度和耐蝕性都比紫銅高得多，并保持一定的塑性，承受冷熱加工。

青銅是在銅合金中不以鋅或鎳為主要元素，而加入錫、鋁、硅等其他元素。按加入的合金元素，則分為錫青銅、鋁青銅、硅青銅等。青銅的強(qiáng)度和耐磨性較高，但導(dǎo)熱性比較低，其結(jié)晶區(qū)間較窄，這對(duì)其焊接性有很大的改善。

白銅是銅和鎳的合金，是因鎳的加入使紫色逐漸變成白色而得名。一般含鎳為5%～30%。單純由銅和鎳組成的合金稱為普通白銅，當(dāng)再加入錳、鋅、鋁等合金元素時(shí)，就分別稱為錳白銅、鋅白銅、鋁白銅。白銅具有較好的綜合力學(xué)性能，其導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性與碳鋼接近，因此容易焊接，不需要預(yù)熱。但白銅對(duì)鉛、硫、磷等雜質(zhì)比較敏感，容易形成熱裂紋。

銅及銅合金的焊接性比較差，焊接銅及銅合金比焊接低碳鋼困難得多。焊接時(shí)容易產(chǎn)生以下問(wèn)題。

（1）焊縫成形能力差，銅及銅合金熔焊時(shí)容易出現(xiàn)母材難于熔合、坡口焊不透和焊縫表面成形差的外觀缺陷。

（2）焊接接頭容易產(chǎn)生裂紋，銅及銅合金焊接時(shí)，在焊縫和熱影響區(qū)均可能產(chǎn)生裂紋，其中最常見(jiàn)的是焊縫熱裂紋。

（3）銅在液態(tài)能溶解較多地氫氣，如果焊縫金屬冷卻較快，過(guò)剩的氫氣來(lái)不及逸出，在焊縫的各個(gè)部位均易產(chǎn)生氣孔。

（4）銅在液態(tài)容易氧化，合金元素?zé)龘p，使焊接接頭性能下降，特別是塑性和韌性會(huì)明顯降低。

（5）銅及銅合金的線膨脹系數(shù)大，比低碳鋼約大50%以上，焊后的工件易產(chǎn)生變形。

二、銅及銅合金的焊接方法與操作技巧

銅及銅合金在焊前必須對(duì)吸附在焊絲和工件坡口兩側(cè)30mm范圍內(nèi)表面的油脂、水分、金屬表面氧化膜及其他雜質(zhì)徹底清除，直至露出金屬光澤為止。油脂等雜質(zhì)一般用汽油、酒精丙酮等溶劑擦拭，污染嚴(yán)重的可將焊絲、焊件置于10%氫氧化鈉水溶液中，并將水溶液加熱到30～40℃清洗，然后用清水沖凈并吹干。焊件表面氧化膜一般用不銹鋼刷清除。

銅及銅合金焊絲的選擇必須根據(jù)母材金屬的牌號(hào)和成分，結(jié)合具體施工條件等因素來(lái)確定。常用銅及銅合金焊絲見(jiàn)表4-28。

表4-28　常用銅和銅合金焊絲

續(xù)表

純銅預(yù)熱溫度根據(jù)工件的厚度來(lái)確定。工件越厚，預(yù)熱溫度越高。厚度從4～40mm，預(yù)熱溫度可在300～600℃范圍內(nèi)選擇。采用鎢極手工氬弧焊時(shí)，工件厚度在4mm以下可不預(yù)熱，4～12mm厚的純銅需預(yù)熱至200～450℃。黃銅、青銅氬弧焊時(shí)，對(duì)厚大的工件和鑄件可采取預(yù)熱措施，一般預(yù)熱150～300℃。

1.純銅的氬弧焊

（1）鎢極氬弧焊。

①純銅手工鎢極氬弧焊時(shí)，母材厚度δ＜3mm時(shí)，不開(kāi)坡口；δ=3～10mm時(shí)，開(kāi)V形坡口，角度為60°～70°；δ＞10mm時(shí)，開(kāi)X形坡口，角度為60°～70°，不留鈍邊。

②采用直流正接，采用左焊法。焊前用高頻振蕩器引弧或在碳?jí)K、石墨塊上接觸引弧，待電弧引燃后再移入焊接坡口內(nèi)。

③采用定位焊時(shí)，點(diǎn)焊縫要細(xì)而長(zhǎng)（20～30mm），如發(fā)現(xiàn)裂紋應(yīng)鏟掉重焊。

④厚板多層焊時(shí)，焊接層數(shù)不宜過(guò)多，例如20mm厚純銅板的焊接僅在正面焊3層，反面焊1層。第一層焊接時(shí)主要控制反面成形，因此該層焊縫的堆高要小（2～3mm）。多層焊時(shí)，層間溫度不應(yīng)低于預(yù)熱溫度，在焊下1層焊縫之前，要用不銹鋼絲刷或鋼絲刷刷掉焊縫表面上的氧化物。

⑤4mm以內(nèi)的薄純銅板單面立對(duì)接焊時(shí)，一般由一名氬弧焊工在焊件正面進(jìn)行焊接，而另一名焊工在焊件反面用氧-乙炔焰預(yù)熱。焊槍與焊件表面間的角度為45°；焊絲與焊件的夾角15°。4～12mm厚的純銅板立對(duì)接焊時(shí)，建議由兩名氬弧焊工在相對(duì)位置上進(jìn)行雙面焊接，如圖4-29所示。

具體焊接規(guī)范見(jiàn)表4-29。

圖4-29　雙面立焊時(shí)焊槍與焊絲所處的位置

表4-29　紫銅鎢極手工氬弧焊焊接規(guī)范

⑥操作時(shí)，焊槍做均勻平穩(wěn)的直線運(yùn)行。電弧長(zhǎng)度保持在3～5mm，噴嘴到焊件表面的距離應(yīng)控制在8～14mm范圍內(nèi)。這樣既便于觀察熔池，又能保證焊接區(qū)的氬氣保護(hù)，送絲速度應(yīng)根據(jù)熔池的溫度及焊縫的成形來(lái)確定，其操作技術(shù)與鋁的氬弧焊基本一致。焊絲與焊件表面的角度要盡量小，以減少對(duì)氬氣流的阻礙作用，焊絲同樣不能與鎢極接觸，具體位置見(jiàn)圖4-30。

圖4-30　紫銅的鎢極手工氬弧焊示意圖

⑦焊接時(shí)應(yīng)注意防止“夾鎢”和始端裂紋，可采用引出板或始端焊一段后，待其冷卻后再焊。

（2）熔化極氬弧焊。當(dāng)紫銅厚度超過(guò)12mm時(shí)，焊接時(shí)一般選用熔化極氬弧焊方法。

熔化極氬弧焊焊接紫銅時(shí)，焊絲的選用原則及焊絲牌號(hào)、坡口形式與鎢極手工氬弧焊基本一致，但坡口角度減小，一般不留間隙。

熔化極氬弧焊采用直流反接，大電流、高焊速，由于熔池增大，相應(yīng)地保護(hù)氣體流量也應(yīng)增加。純銅熔化極氬弧焊焊接規(guī)范參數(shù)見(jiàn)表4-30。

表4-30　純銅熔化極氬弧焊接規(guī)范參數(shù)選用

續(xù)表

2.黃銅的氬弧焊

鎢極氬弧焊適宜焊接小尺寸的黃銅焊件，其焊接工藝與純銅氬弧焊相同。但黃銅氬弧焊在焊接時(shí)還要采取以下措施。

（1）黃銅氬弧焊時(shí)，焊槍的噴口直徑要比焊接同樣厚度的鋁合金時(shí)大2～6mm，氬氣流量要大4～8L/min，防止由于鋅的蒸發(fā)而破壞了氬氣的保護(hù)效果。

（2）對(duì)厚板及鑄件焊接前可采取預(yù)熱措施。

（3）鎢極氬弧焊焊接電源可用直流正接，但也可采用交流電。由于采用交流電時(shí)，合金成分鋅的燒損比直流正接時(shí)少，所以，手工鎢極氬弧焊一般采用交流電源。

（4）選擇硬規(guī)范，采用高焊接速度，以減少熱影響區(qū)范圍。

（5）焊接時(shí)盡量將填充焊絲置于電弧和母材之間，避免電弧對(duì)母材的直接加熱。

（6）焊后應(yīng)加熱到300～400℃進(jìn)行退火處理，以消除焊接應(yīng)力。

3.青銅的氬弧焊

錫青銅鎢極氬弧焊采用直流正接，其特點(diǎn)是鎢極燒損小而工件的熔深大；熔化極氬弧焊采用直流反接，其特點(diǎn)是熔滴過(guò)渡穩(wěn)定，焊絲熔化速度較高。

錫青銅氬弧焊的焊接工藝與紫銅氬弧焊的工藝基本相同，但錫青銅的導(dǎo)熱性比較大，所以焊接時(shí)應(yīng)采用較大的焊接電流和較低的焊接速度。

鋁青銅手工鎢極氬弧焊同樣用于鑄件的焊補(bǔ)，采用交流焊接，比直流電源更有利于破除表面氧化膜，使焊接過(guò)程穩(wěn)定。對(duì)于厚大的焊件，需要進(jìn)行150～300℃溫度的預(yù)熱，操作技術(shù)與一般氬弧焊工藝相同。焊補(bǔ)缺陷尺寸較大的鋁青銅鑄件時(shí)，可將鑄件傾斜15°，進(jìn)行上坡焊。其焊接規(guī)范參數(shù)見(jiàn)表4-31。

表4-31　鋁青銅手工鎢極氬弧焊焊接規(guī)范選用