焊接冶金学及金属材料焊接 电子课件模块十.ppt

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1、模块十常用有色金属的焊接任务1铜及铜合金的焊接任务2铝及铝合金的焊接任务3钛及钛合金的焊接任务一铜及铜合金的焊接一、铜及铜合金的焊接性1、焊缝成形能力差铜的导热性好，焊接时热量迅速从加热区传导出去，使得焊接热影响区加宽，熔焊铜及大多数铜合金时容易出现难熔合、焊不透和表面成形差的外观缺陷。在焊件刚度较小时，容易产生较大的变形；在刚度较大时，又会在焊件中造成很大的焊接应力，如果焊件厚度越大，散热就越严重。在焊接铜及其合金的时候，铜在熔化时流动性大，容易导致熔化金属流失。2、焊缝及热影响区热裂倾向大焊缝的热裂纹倾向是与焊缝杂质的影响有

2、关，还与焊接过程产生的应力有关。焊缝中的氧对焊缝热裂纹倾向影响很大。在高温液态下铜与空气中的氧发生反应，生成Cu2O。Cu2O会形成熔点为1064℃的Cu+Cu2O的低熔点共晶。铜及铜合金中的杂质Bi和Pb本身的熔点低，在熔池结晶过程中它们与铜分别生成熔点为270℃的Cu+Bi、熔点为326℃的Cu+Pb低熔点共晶体，分布在枝晶间或晶界处，使铜和铜合金有明显的热脆性，在焊接应力作用下会产生热裂纹。防止热裂纹的措施有以下几点（1）严格限制铜中杂质(氧、铋、铅、硫等)的含量。（2）增强对焊缝的脱氧能力，通过焊丝加入硅、锰、磷等合金元

3、素脱氧。（3）选用能获得双相组织的焊材，破坏低熔点共晶薄膜的连续性，打乱柱状晶的方向。（4）预热、缓冷等措施来减少焊接应力，减小根部间隙尺寸，并加大根部焊道尺寸，以防止裂纹的产生。3、容易形成气孔1）液态铜中溶解较多的氢，而凝固时其溶解度大大降低，若焊接时，焊缝冷却较快，过剩的氢来不及溢出则形成气孔。2）焊接高温下铜与氧生成的氧化亚铜，Cu2O不溶于铜而析出，与氢或CO反应生成水蒸气或CO2也不溶于铜，生成反应性气孔。Cu2O+2H=2Cu+H2O↑Cu2O+CO=2Cu+CO2↑3）铜的热导率比铁大8倍以上，焊缝的冷却要快得多

4、，氢扩散逸出和H2O的上浮条件更恶劣，形成气孔的敏感性自然增大。（2）减少和消除铜焊缝中的气孔措施1）减少氢和氧的来源和预热来延长熔池存在时间，使气体易于析出；2）采用含铝、钛等强脱氧剂的焊丝（同时也可脱氮脱氢）或在铜合金中加入铝、锡等元素都会获得良好的效果。4、焊接接头性能下降（1）塑性显著降低焊缝与热影响区晶粒变粗，各种脆性的低熔点共晶出现在晶界，削弱金属间的结合力，使接头塑性和韧性显著下降。（2）导电性下降铜中任何元素的掺入都会使其导电性下降。因此焊接过程中杂质和合金元素的溶入都会不同程度地使铜接头导电性能变坏。（3）耐蚀

5、性能下降铜合金的耐蚀性能是依靠锌、锰、镍、铝等元素的合金化获得的。熔焊过程中这些元素的蒸发和氧化烧损都会不同程度地使接头耐蚀性下降。二、铜及铜合金的焊接工艺及工艺要点（一）工艺要点1、焊前准备和焊后清理铜及其合金焊接的焊前准备和焊后清理与铝及其合金焊接时相似，如对工件和焊丝在焊前的清理，焊接过程中需要加强对熔池的保护及预热等。2、焊接方法选择通常气焊、碳弧焊、焊条电弧焊和钨极氩弧焊多用于厚度小于6mm的工件，而熔化极氩弧焊及埋弧焊则用于更大厚度工件的焊接。3、背面加垫板由于纯铜的密度大，熔化后铜液流动很快，极易烧穿及形成焊瘤。为

6、了防止铜液从焊缝背面流失，保证反面成形良好，在焊接时需加(铜、石墨、石棉等)垫板。4、预热由于铜的导热性很强，焊接时通常预热温度也较高，一般在300℃以上。焊接铜时尽量少用搭接、角接及T形等。（二）气焊工艺气焊纯铜时，可选用纯铜丝HS201、HS202或母材切条作为填充焊丝，熔剂选用“CJ301”。火焰采用中性焰，为了保证熔透，宜选用比较大的火焰能率，焊接时需要进行预热，对中小件，预热温度取400～500℃；厚大件预热温度取600～700℃。为防止接头晶粒粗大，焊后对焊件应进行局部或整体退火处理。用氧乙炔火焰加热到550～650

7、℃，然后放在水中急冷。黄铜气焊时填充金属可选用1号黄铜丝HS221、2号黄铜丝HS222或4号黄铜丝HS224。熔剂可采用硼砂20%+硼酸80%，或硼酸甲脂75%+甲醇25%配方自制。气焊火焰采用轻微的氧化焰，以使熔池表面形成一层氧化锌薄膜，由这层薄膜阻止锌的进一步蒸发和氧化。焊接薄板时一般不预热；板厚大于5mm时，预热温度为400～500℃；板厚大于15mm时，预热温度为550℃。为防止应力腐蚀，焊后须进行270～560℃的退火处理，以消除焊接应力。（三）氩弧焊工艺1、钨极氩弧焊TIG焊纯铜可采用纯铜焊丝(HS201)，接头不

8、要求导电性能时也可选用青铜焊丝(HS211)。黄铜常用焊丝牌号为4号黄铜丝(HS224)，但考虑氩弧焊电弧温度高，黄铜焊丝在焊接过程中锌的蒸发量大，烟雾多，且锌蒸汽有毒，故也可用无锌的青铜焊丝，如“HS211”焊丝。纯铜、黄铜手工钨极氩弧焊工艺参数见表10-1（