铜焊接工艺（doc）

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1、铜及铜合金的焊接工艺铜钢焊接时防止裂纹产生的措施张希川　安振之　马学智摘要：炼钢使用的高压吹氧枪头是采用纯铜和20号低碳钢管焊接而成。铜钢焊接过程中容易产生热裂纹缺陷。分析了裂纹产生的主要原因，即纯铜中低熔点共晶的影响及低碳钢铁锈和加热后氧化皮的影响。克服这些影响，改进焊接工艺，可以获得良好的焊接效果。关键词：焊接；裂纹；纯铜；低碳钢中图分类号：TG113.26+3　文献标识码：AStudyonmeasuresforpreventinghotcrackinginweldbetweencopperan

2、dsteelZHANGXi-chuan1,ANZhen-zhi（SchoolofMaterialSicenceandEngineering,ShenyangUniversityofTechnology,Shenyang110023,China）MAXue-zhi（WeldingEquipmentAgency,ShenyangUniversityofTechnology,Shenyang110023,China）Abstract:Thehighpressureoxygenblowinggunusedi

3、nsteel-smeltingismadeofCuand20#steelbymeansofwelding,andtheweldingofCuandsteelisliabletohotcrack.Thispapershowsthatthereasoncausescrackingistheexistaneeofeuructicwithlowmeltingpointincuandtheferricoxideonthesurfacepflowcargonsteel.Overcomingtheseaffect

4、ionsandimprovingweldingprocessareeffecrivetogainexcellentweldingquality.Keywords:welding;crack;Copper;lowcarbonsteel　　大型炼钢转炉采用底部吹氧法炼钢，即将氧气通过管道通入钢液底部吹入转炉内。输氧管道的端部由纯铜制造，谓之氧枪头。这是由于铜的导热性好，采用水冷后，在钢液中不易因过热而烧坏。其他部分采用20号钢管加水冷来导入氧气，钢管和氧枪头之间采用不熔化极氩弧焊进行焊接，但焊缝极易出现

5、裂纹。焊后检验时裂纹处渗漏严重。甚至有的裂纹用眼亦难发现。如何克服裂纹倾向便成为研究的主要问题。1　焊接工艺　　氧枪头系T3纯铜，与之相连的为20号钢管，填充金属是201铜焊丝。其化学成分见表1。表1　三种金属化学成分含量/%T3纯铜20号钢201铜焊丝Cu:99.7C:0.2Sn:1.1Bi:0.002Si:1Si:0.4Pb:0.01Mn:0.6Mn:0.42D:0.1S<0.03P:0.1　P<0.03Cu:余量　Fe:余量　　　T3纯铜：密度8.9kg/m3,熔点1083℃，线胀系数为16.

6、8K-1,导热系数395.8.　　20号钢：密度7.8kg/m3,熔点1520℃。　　焊接结构示意图如图1所示。图1　氧枪头焊接结构　　填充焊缝宽约10～15mm.焊接过程为：焊前将铜与钢装好，放在炉中预热至700℃以上。焊接时先将铜钢用直流氩弧焊点固，然后边转动边用氩弧焊焊接。焊接电流约为160～180A.焊接中一次填丝即可成形。但焊后检验时发现在焊缝中靠近钢管一侧出现多条微裂纹。裂纹情况如图2所示。有的不易发现，装水试验有渗漏现象。而在焊接中观察熔池很正常，未发现有不熔合、不润湿现象。也未发现熔

7、液中有气孔存在。那么，为什么会产生多条裂纹呢？图2　焊缝裂纹情况　　由分析可知，由于铜钢金属机械性能差异较大，会对焊接接头带来不利影响。在焊接过程中还可观察到铸造纯铜金属中有发白发亮物质，这是因为铜中含有钕和铅元素，分别在270℃和326℃时与铜形成低熔点共晶体，分布在铜的晶界处。焊接时，这些低熔点共晶体结晶晚，易使焊缝开裂，造成热脆性。另外氢也是产生裂纹的原因之一。在焊接过程中氢难免也要进入熔池参与反应。氢还能还原晶界上的Cu2O而形成不熔于铜的水蒸汽，产生很高的氢气压，常常引起裂纹。用砂轮打磨裂

8、纹时发现裂纹处同时存在夹渣与气孔，这可能是焊接时钢管的氧化皮脱落于焊缝中致渣造成的。　　以上分析了裂纹产生的原因。那么，如何防止裂纹产生，便是焊接实践中主要解决的问题。　　铜与铁高温时，原子晶格类型和晶格常数、原子半径、外层电子数目比较接近，这有利于在铜与铁之间形成金属联系，因而对可焊性有利，应该充分利用有利因素来克服裂纹倾向。　　多次实验证明，以下措施有利于防止产生裂纹倾向。　　（1）原来是将铜件与钢管同时加热，由于钢管在加热中易氧化，氧化皮易致渣。现在只加热铜件，