銅及銅合金的焊接

1、銅及銅合金的焊接銅及銅合金的焊接銅及銅合金的焊接銅及銅合金的焊接1 概述2 銅的生產(chǎn)3 銅的性質(zhì)與用途4 銅合金的主要合金元素及其影響5 銅材的種類及其特性6 焊接工藝條件要點(diǎn)7 焊接質(zhì)量的相關(guān)問題及對(duì)策8 銅及銅合金的釬焊1 1 概概 述述 銅是人類發(fā)現(xiàn)和使用最早的金屬之一。銅是人類發(fā)現(xiàn)和使用最早的金屬之一。 我國(guó)于公元前二千年就已大量生產(chǎn)、使用青銅。我國(guó)于公元前二千年就已大量生產(chǎn)、使用青銅。 十八、十九世紀(jì)，歐洲是銅的主要供給地。十八、十九世紀(jì)，歐洲是銅的主要供給地。 十九世紀(jì)末，美國(guó)開始開采大銅礦，煉銅工業(yè)逐十九世紀(jì)末，美國(guó)開始開采大銅礦，煉銅工業(yè)逐漸發(fā)展。漸發(fā)展。 二十世紀(jì)，前蘇聯(lián)、智

2、利、加拿大和非洲興起了二十世紀(jì)，前蘇聯(lián)、智利、加拿大和非洲興起了煉銅工業(yè)。煉銅工業(yè)。 隨著焊接技術(shù)的發(fā)展，銅在工業(yè)及人們生活中的隨著焊接技術(shù)的發(fā)展，銅在工業(yè)及人們生活中的應(yīng)用日益廣泛。應(yīng)用日益廣泛。 2 2 銅銅 的的 生生 產(chǎn)產(chǎn) 煉銅的基本過程：煉銅的基本過程： 反射爐熔煉反射爐熔煉轉(zhuǎn)爐吹煉轉(zhuǎn)爐吹煉火法精煉火法精煉電解精煉電解精煉銅精礦石英石（提煉金、銀、硒、碲）焙 燒反射爐造锍熔煉冰 銅 (2040%Cu)轉(zhuǎn)爐吹煉轉(zhuǎn)爐渣粗 銅 (9899%Cu)火法精煉精 銅 (99.399.6%Cu)電解精銅電 銅 （99.99%Cu)空 氣煙氣（含SO2）制 H2SO4廢 渣空 氣SO2煙氣陽極泥火法

3、煉銅（反射爐熔煉）的一般流程3 銅的性質(zhì)與用途 3.1 銅的性質(zhì)銅的性質(zhì) （1）熔點(diǎn)：）熔點(diǎn)：1083，沸點(diǎn)：，沸點(diǎn)：2310 ； （2）比重：）比重：8.89g/cm3； （3）導(dǎo)電性好，為鋼的）導(dǎo)電性好，為鋼的6倍，僅次于銀；倍，僅次于銀； （4）導(dǎo)熱性好，為鋼的）導(dǎo)熱性好，為鋼的8倍，為銀的倍，為銀的73%； （5）熱膨脹系數(shù)大，為鋼的）熱膨脹系數(shù)大，為鋼的1.4倍；倍； 3.2 3.2 銅銅 的的 用用 途途 銅的用途廣泛：銅的用途廣泛： 導(dǎo)線、器皿、光學(xué)儀器、換熱器、粉末導(dǎo)線、器皿、光學(xué)儀器、換熱器、粉末冶金、防腐油漆、殺蟲劑、除草劑、化冶金、防腐油漆、殺蟲劑、除草劑、化工、染料、玻

4、璃工業(yè)、機(jī)電工業(yè)、家用工、染料、玻璃工業(yè)、機(jī)電工業(yè)、家用電器等。電器等。 制造一部制造一部3千瓦的發(fā)電機(jī)約需千瓦的發(fā)電機(jī)約需580公公斤銅，斤銅，100公里的公里的150mm2輸電線約需輸電線約需400噸銅！噸銅！4 4 銅合金的主要合金元素及其影響銅合金的主要合金元素及其影響 合金元素的影響：合金元素的影響：強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性、變形性能、強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性、變形性能、焊接性等。焊接性等。 Zn：使焊接性變差，蒸氣有毒。：使焊接性變差，蒸氣有毒。 Sn：10%以下對(duì)弧焊之性能基本無影響。以下對(duì)弧焊之性能基本無影響。 Si：有脫氧作用并有利于焊接性。：有脫氧作用并有利于焊接性。 Fe、Mn ：一般含

5、量較低，不影響焊接性。含：一般含量較低，不影響焊接性。含 Mn（2 %）的青銅焊接性得到改善。）的青銅焊接性得到改善。 銅材的種類及其特性銅材的種類及其特性 5.1 銅材的種類及其符號(hào)表示銅材的種類及其符號(hào)表示 德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的表示符號(hào)德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的表示符號(hào) 純銅純銅：SFCu SF、SE、SW：無氧脫氧銅無氧脫氧銅 銅合金銅合金：以其化學(xué)成分表示：以其化學(xué)成分表示 例如：例如：Ni10Fe1MnH 40 (布氏硬度40HB）F 20 （b 200N/mm2) 中國(guó)的表示符號(hào)中國(guó)的表示符號(hào) 純銅：純銅：T1T4，即一號(hào)銅至四號(hào)銅，純度依次降低。，即一號(hào)銅至四號(hào)銅，純度依次降低。 無氧銅：無氧銅：TU后加

6、后加1、2數(shù)字或脫氧元素組成，如：數(shù)字或脫氧元素組成，如：TU1、TU2、TUP、TUMn。 共分為四大類共分為四大類： 紫銅：純銅紫銅：純銅 黃銅：黃銅：H62、H59 青銅：青銅：QAI9-2、QBe2.5、QSnP10-1 白銅：白銅：B10、B305.2 5.2 銅銅 材材 的的 特特 性性5.2.1 純銅純銅（1）韌銅韌銅 含有少量的氧（含有少量的氧（0.010.07%，以氧化物的，以氧化物的形式存在），導(dǎo)電性好，但易產(chǎn)生焊接裂紋。形式存在），導(dǎo)電性好，但易產(chǎn)生焊接裂紋。（2）無氧脫氧銅無氧脫氧銅 用用P、Si等脫氧，含氧量極少（等脫氧，含氧量極少（0.008%以以下），焊接性好。下

7、），焊接性好。5.2.2 銅 合 金（1） CuAI系系：一般：一般AI為為711%；（2） CuNi系系：含：含Ni量低于量低于50%，常用者為，常用者為1030% Ni；（3） CuZn系系：常用者為：常用者為H62等。等。（4） CuMn系系：常用者為：常用者為Cu-Mn2 Cu-Mn5（DIN1766）。熔點(diǎn)、熱膨脹系數(shù)均低，焊接性）。熔點(diǎn)、熱膨脹系數(shù)均低，焊接性好。好。（5） CuSi系系：導(dǎo)熱系數(shù)小，焊接性好導(dǎo)熱系數(shù)小，焊接性好。6 焊接工藝條件要點(diǎn) 6.1 焊接前清理：坡口面、接縫兩側(cè)焊接前清理：坡口面、接縫兩側(cè)50mm； 6.2 工藝條件的一般要求工藝條件的一般要求 （1）采用

8、大電流；）采用大電流； （2）合理設(shè)計(jì)坡口形式；）合理設(shè)計(jì)坡口形式； （3）重視焊接順序；）重視焊接順序； （4）推薦：薄板）推薦：薄板TIG焊，厚板埋弧焊；焊，厚板埋弧焊； （5）氣體保護(hù)焊采用）氣體保護(hù)焊采用Ar或或(Ar+He)混合氣體。混合氣體。 6.3 電源極性及工藝參數(shù)電源極性及工藝參數(shù) （1）TIG焊一般采用直流正接，焊一般采用直流正接，AI、Be青銅用直流反接或交流；青銅用直流反接或交流； （2）MIG焊采用直流反接；焊采用直流反接； （3）相關(guān)資料的工藝參數(shù)僅作參考。）相關(guān)資料的工藝參數(shù)僅作參考。 7 焊接質(zhì)量的相關(guān)問題及對(duì)策7.1 純銅純銅 問題：熱裂紋、氫蝕裂紋、氣孔。問

9、題：熱裂紋、氫蝕裂紋、氣孔。 對(duì)策：（對(duì)策：（1）用有脫氧劑的焊絲（）用有脫氧劑的焊絲（Mn、Si、Ti)； （2）高溫預(yù)熱；）高溫預(yù)熱； （3） 焊后緩冷；焊后緩冷； （4）磁力攪拌熔池。）磁力攪拌熔池。7.2 銅合金銅合金 問題：易產(chǎn)生裂紋，原因：?jiǎn)栴}：易產(chǎn)生裂紋，原因：（1）凝固溫度區(qū)間寬）凝固溫度區(qū)間寬； （2）晶界低熔點(diǎn)雜質(zhì)）晶界低熔點(diǎn)雜質(zhì)。 對(duì)策：對(duì)策：Cu-AI系合金系合金焊材含焊材含Ni、Fe、Mn，抑制脆化相析出；，抑制脆化相析出； Cu-Ni系合金系合金盡量避免熱輸入過大。盡量避免熱輸入過大。 7.3 7.3 焊接施工中的注意事項(xiàng)焊接施工中的注意事項(xiàng)（1）純銅純銅：較高的預(yù)

10、熱溫度，較高的預(yù)熱溫度，400500。 可在保護(hù)氣體中加可在保護(hù)氣體中加N2，亦可加，亦可加He。 TIG焊時(shí)宜采用焊時(shí)宜采用Si脫氧的焊絲，接頭力學(xué)性能好；脫氧的焊絲，接頭力學(xué)性能好； 電子束焊時(shí)易產(chǎn)生氣孔、咬邊等，重熔即好。電子束焊時(shí)易產(chǎn)生氣孔、咬邊等，重熔即好。（2）銅合金銅合金：預(yù)熱溫度不很高：預(yù)熱溫度不很高：100 200。 埋弧焊時(shí)要注意焊劑與焊絲的匹配。埋弧焊時(shí)要注意焊劑與焊絲的匹配。（3）Cu-Zn系合金：防系合金：防Zn蒸氣危害蒸氣危害提高焊速。提高焊速。（4）Cu及及Cu合金防止氣孔的措施：合金防止氣孔的措施： 預(yù)熱預(yù)熱/緩冷；緩冷； 選用含有選用含有AI、Ti等強(qiáng)氧化劑的

11、焊絲；等強(qiáng)氧化劑的焊絲； 仔細(xì)清除氧化膜。仔細(xì)清除氧化膜。（5）焊接材料）焊接材料 焊絲焊絲 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB 9460-88銅及銅合金焊絲對(duì)銅及銅合金用焊絲和填充絲作了規(guī)定。類類 別別名名 稱稱型型 號(hào)號(hào)銅銅紫紫 銅銅 絲絲HSCu黃黃 銅銅1 號(hào)號(hào) 黃黃 銅銅 絲絲HSCuZn12 號(hào)號(hào) 黃黃 銅銅 絲絲HSCuZn23 號(hào)號(hào) 黃黃 銅銅 絲絲HSCuZn34 號(hào)號(hào) 黃黃 銅銅 絲絲HSCuZn4白白 銅銅鋅鋅 白白 銅銅 絲絲HSCuZnNi白白 銅銅 絲絲HSCuNi青青 銅銅硅硅 青青 銅銅 絲絲HSCuSi錫錫 青青 銅銅 絲絲HSCuSn鋁鋁 青青 銅銅 絲絲HSCuAI鎳鎳 鋁鋁 青青 銅銅 絲絲HSCuAINi 焊條焊條 T237：Cu及及Cu合金、合金、 Cu與鋼、鑄鐵與鋼、鑄鐵補(bǔ)焊等。補(bǔ)焊等。（6）防止變形的措施防止變形的措施 采用合理的焊接順序；采用合理的焊接順序； 焊前預(yù)熱；焊前預(yù)熱； 焊后錘擊，消除應(yīng)力。焊后錘擊，消除應(yīng)力。（7）防止未熔合防止未熔合/未焊透的措施未焊透的措施 采用能量集中的熱源；采用能量集中的熱源； 采用大功率；采用大功率； 焊前預(yù)熱。焊前預(yù)熱。8 8 銅銅 及及 銅銅 合合 金金 的的 釬釬 焊焊 （1）火焰釬焊）火焰釬焊 氣體：氧氣體：氧丙烷，釬劑：液體釬劑丙烷，釬劑：液體釬劑 設(shè)備：多工位自動(dòng)釬