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浅析:铜及铜合金的焊接性
添加时间:2015-08-19 浏览次数: 2042

  1.难熔合及易变形

  焊接纯铜及铜合金时,如果采用的焊接参数与焊接低碳钢差不多,母材散热太快,填充金属与母材不能很好地熔合,焊后变形也较严重,这与铜的热导率、线胀系数和收缩率有关。

  铜的热导率大,20摄氏度时铜的热导率比铁大7倍多,1000摄氏度时大11倍多,焊接时热量迅速从加热区传导出去,焊接区难以达到熔化温度,使母材与填充金属很难熔合。铜在熔化温度时的表面张力比铁小1/3,而流动性比铁大1~1.5倍,表面成形能力差。铜的线胀系数大15%,凝固时的收缩率比铁大1倍以上,再加上铜的导热能力强,使焊接热影响区加宽,焊接时如被焊工件刚度低,又无防止变形的措施,很容易产生较大变形。因此,焊接时必须采用功率大、热量集中的热源,并采取预热措施,不允许采用悬空单面焊接,单面焊时,反面必须加垫板或成形装置。

  2.易产生热裂纹

  为了防止热裂纹的产生,焊接铜及铜合金时可采取以下一些治金措施。

  (1)必须严格限制焊件和焊接材料的氧、铅、铋、硫等有害元素的含量。

  (2)通过焊丝加入硅、锰、碳、磷等合金元素增强对焊缝的脱氧能力。

  (3) 选用能获得双相组织的焊丝,使焊缝晶粒细化、晶界增长,使易熔共晶分散,不连续。

  (4) 焊接时加强对熔池的保护,采用减小焊接应力的工艺措施,如选用热量集中的热源、焊前预热、选择合理的焊接顺序、焊后缓冷等。

  3.易产生气孔

  气孔是铜及铜合金焊接时一个主要问题,只要在氩气中加入筒量的氢和水蒸气,焊缝即出现气孔,产生气孔的倾向比碳钢严重得多,原因如下:

  (1)铜的热导率比低碳钢高7倍以上,所以铜焊缝结晶很快,熔池易为氢所饱和而形成气泡,在凝固结晶很快的情况下,气泡不易析出,促使焊缝中形成气孔。

  (2)氢在铜中的溶解度随温度升高而增大,直到熔点时氢在铜中的溶解度达最高值,温度再提高,液态铜开始蒸发,氢的溶解度下降。

  (3)氩弧焊时氮也是形成气孔的原因,随着氩气中氮含量的增加,气孔数量随之上升。

  铜及铜合金焊接时防止产生气孔的主要措施有:

  (1)防止焊缝金属吸收氢气及氧化,焊件表面在焊前应去油污、水分等,焊条、焊剂要烘干使用,焊丝表面不得有水分。

  (2)对焊缝加强脱氧,加入硅、铝、铁、锰等脱氧元素。

  (3)焊接时加强保护。

  (4)选择合适的焊接工艺参数,降低冷却速度,熔深不可过大。

  4.焊接接头性能下降

  焊接接头的抗拉强与母材接近,但由于存在合金元素的氧化及蒸发,有害杂质的侵入,焊缝金属和热影响区组织的粗大,再加上一些焊接缺陷等问题,使焊接接头的强度、塑性、导电性、耐腐蚀性等性能往往低于母材。改善和防止的办法是选择合适的焊接材料,严格控制工艺参数,有可能时要作焊后热处理。

  5.析出有害气体多

  焊接铜及铜合金时,焊接区常产生 Mn 、Zn、Cu2O等有害气体,严重损害焊工的健康。特别是在焊接黄铜时,焊接区因蒸发而产生的白雾状锌蒸气.对焊工身体的危害最大。

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