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铜及铜合金的焊接剖析

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1、铜及铜合金的焊接,铜及铜合金的焊接 1 概述 2 铜的生产 3 铜的性质与用途 4 铜合金的主要合金元素及其影响 5 铜材的种类及其特性 6 焊接工艺条件要点 7 焊接质量的相关问题及对策 8 铜及铜合金的钎焊,1 概述,铜是人类发现和使用最早的金属之一。我国于公元前二千年就已大量生产、使用青铜。十八、十九世纪，欧洲是铜的主要供给地。十九世纪末，美国开始开采大铜矿，炼铜工业逐渐发展。二十世纪，前苏联、智利、加拿大和非洲兴起了炼铜工业。随着焊接技术的发展，铜在工业及人们生活中的应用日益广泛。,2 铜的生产,炼铜的基本过程：反射炉熔炼转炉吹炼火法精炼电解精炼,铜精矿,石英石,3 铜的性质与用途,3.1 铜的性质（1）熔点：1083，沸点：2310 ；（2）比重：8.89g/cm3；（3）导电性好，为钢的6倍，仅次于银；（4）导热性好，为钢的8倍，为银的73%；（5）热膨胀系数大，为钢的1.4倍；,3.2 铜的用途,铜的用途广泛：导线、器皿、光学仪器、换热器、粉末冶金、防腐油漆、杀虫剂、除草剂、化工、染料、玻璃工业、机电工业、家用电器等。制造一部3千瓦

2、的发电机约需580公斤铜，100公里的150mm2输电线约需400吨铜！,4 铜合金的主要合金元素及其影响,合金元素的影响：强度、化学稳定性、变形性能、焊接性等。 Zn：使焊接性变差，蒸气有毒。 Sn：10%以下对弧焊之性能基本无影响。 Si：有脱氧作用并有利于焊接性。 Fe、Mn ：一般含量较低，不影响焊接性。含 Mn（2 %）的青铜焊接性得到改善。, 铜材的种类及其特性,5.1 铜材的种类及其符号表示德国标准的表示符号纯铜：SFCu SF、SE、SW：无氧脱氧铜铜合金：以其化学成分表示例如：Ni10Fe1Mn,H 40 (布氏硬度40HB）,F 20 （b200N/mm2), 中国的表示符号纯铜：T1T4，即一号铜至四号铜，纯度依次降低。无氧铜：TU后加1、2数字或脱氧元素组成，如：TU1、TU2、TUP、TUMn。共分为四大类：紫铜：纯铜黄铜：H62、H59 青铜：QAI9-2、QBe2.5、QSnP10-1 白铜：B10、B30,5.2 铜材的特性,5.2.1 纯铜（1）韧铜含有少量的氧（0.010.07%，以氧化物的形式存在），导电性好，但易产生

3、焊接裂纹。（2）无氧脱氧铜用P、Si等脱氧，含氧量极少（0.008%以下），焊接性好。,5.2.2 铜合金,（1） CuAI系：一般AI为711%；（2） CuNi系：含Ni量低于50%，常用者为 1030% Ni；（3） CuZn系：常用者为H62等。（4） CuMn系：常用者为Cu-Mn2 Cu-Mn5 （DIN1766）。熔点、热膨胀系数均低，焊接性好。（5） CuSi系：导热系数小，焊接性好。,6 焊接工艺条件要点,6.1 焊接前清理：坡口面、接缝两侧50mm； 6.2 工艺条件的一般要求（1）采用大电流；（2）合理设计坡口形式；（3）重视焊接顺序；（4）推荐：薄板TIG焊，厚板埋弧焊；（5）气体保护焊采用Ar或(Ar+He)混合气体。 6.3 电源极性及工艺参数（1）TIG焊一般采用直流正接，AI、Be青铜用直流反接或交流；（2）MIG焊采用直流反接；（3）相关资料的工艺参数仅作参考。,7 焊接质量的相关问题及对策,7.1 纯铜问题：热裂纹、氢蚀裂纹、气孔。对策：（1）用有脱氧剂的焊丝（Mn、Si、Ti)；（2）高温预热；（3）焊后缓

4、冷；（4）磁力搅拌熔池。 7.2 铜合金问题：易产生裂纹，原因：（1）凝固温度区间宽；（2）晶界低熔点杂质。对策：Cu-AI系合金焊材含Ni、Fe、Mn，抑制脆化相析出； Cu-Ni系合金尽量避免热输入过大。,7.3 焊接施工中的注意事项,（1）纯铜：较高的预热温度，400500。可在保护气体中加N2，亦可加He。 TIG焊时宜采用Si脱氧的焊丝，接头力学性能好；电子束焊时易产生气孔、咬边等，重熔即好。（2）铜合金：预热温度不很高：100 200。埋弧焊时要注意焊剂与焊丝的匹配。（3）Cu-Zn系合金：防Zn蒸气危害提高焊速。（4）Cu及Cu合金防止气孔的措施：预热/缓冷；选用含有AI、Ti等强氧化剂的焊丝；仔细清除氧化膜。,（5）焊接材料焊丝国家标准 GB 9460-88铜及铜合金焊丝对铜及铜合金用焊丝和填充丝作了规定。, 焊条 T237：Cu及Cu合金、 Cu与钢、铸铁补焊等。（6）防止变形的措施采用合理的焊接顺序；焊前预热；焊后锤击，消除应力。（7）防止未熔合/未焊透的措施采用能量集中的热源；采用大功率；焊前预热。,8 铜及铜合金的钎焊,（1）火焰钎焊气体：氧丙烷，钎剂：液体钎剂设备：多工位自动钎焊机。（2）感应钎焊采用钎料环配合人工涂钎剂，宜自动焊。（3）炉中钎焊可用真空炉或气体保护炉（如氨分解炉）（4）电弧钎焊焊丝：铜合金，焊机：专用者，小电流稳定，飞溅小；母材熔化极少。,

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