銅及銅合金的焊接性分析

發(fā)布時間:2024-07-05
1.難熔合及易變形
焊接純銅及銅合金時,如果采用的焊接參數(shù)與焊接低碳鋼差不多,母材散熱太快,填充金屬與母材不能很好地熔合,焊后變形也較嚴重,這與銅的熱導率、線脹系數(shù)和收縮率有關。銅的熱導率大,20攝氏度時銅的熱導率比鐵大7倍多,1000攝氏度時大11倍多,焊接時熱量迅速從加熱區(qū)傳導出去,焊接區(qū)難以達到熔化溫度,使母材與填充金屬很難熔合。銅在熔化溫度時的表面張力比鐵小1%2f3,而流動性比鐵大1~1.5倍,表面成形能力差。銅的線脹系數(shù)大,凝固時的收縮率比鐵大1倍以上,再加上銅的導熱能力強,使焊接熱影響區(qū)加寬,焊接時如被焊工件剛度低,又無防止變形的措施,很容易產(chǎn)生較大變形。因此,焊接時必須采用功率大、熱量集中的熱源,并采取預熱措施,不允許采用懸空單面焊接,單面焊時,反面必須加墊板或成形裝置。
2. 易產(chǎn)生熱裂紋
為了防止熱裂紋的產(chǎn)生,焊接銅及銅合金時可采取以下一些治金措施。
(1)必須嚴格限制焊件和焊接材料的氧、鉛、鉍、硫等有害元素的含量。
(2)通過焊絲加入硅、錳、碳、磷等合金元素增強對焊縫的脫氧能力。
(3)選用能獲得雙相組織的焊絲,使焊縫晶粒細化、晶界增長,使易熔共晶分散,不連續(xù)。
(4)焊接時加強對熔池的保護,采用減小焊接應力的工藝措施,如選用熱量集中的熱源、焊前預熱、選擇合理的焊接順序、焊后緩冷等。
3. 易產(chǎn)生氣孔
氣孔是銅及銅合金焊接時一個主要問題,只要在氬氣中加入筒量的氫和水蒸氣,焊縫即出現(xiàn)氣孔,產(chǎn)生氣孔的傾向比碳鋼嚴重得多,原因如下:
(1)銅的熱導率比低碳鋼高7倍以上,所以銅焊縫結晶很快,熔池易為氫所飽和而形成氣泡,在凝固結晶很快的情況下,氣泡不易析出,促使焊縫中形成氣孔。
(2)氫在銅中的溶解度隨溫度升高而增大,直到熔點時氫在銅中的溶解度達值,溫度再提高,液態(tài)銅開始蒸發(fā),氫的溶解度下降。
(3)氬弧焊時氮也是形成氣孔的原因,隨著氬氣中氮含量的增加,氣孔數(shù)量隨之上升。
4. 焊接接頭性能下降
焊接接頭的抗拉強與母材接近,但由于存在合金元素的氧化及蒸發(fā),有害雜質的侵入,焊縫金屬和熱影響區(qū)組織的粗大,再加上一些焊接缺陷等問題,使焊接接頭的強度、塑性、導電性、耐腐蝕性等性能往往低于母材。改善和防止的辦法是選擇合適的焊接材料,嚴格控制工藝參數(shù),有可能時要作焊后熱處理。
5. 析出有害氣體多焊接銅及銅合金時,焊接區(qū)常產(chǎn)生mn、zn、cu2o等有害氣體,嚴重損害焊工的健康。特別是在焊接黃銅時,焊接區(qū)因蒸發(fā)而產(chǎn)生的白霧狀鋅蒸氣.對焊工身體的危害。
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