铜与钢的焊接

铜与钢的焊接概述：气焊可以采取130焊丝,火焰气焊.在900度时薄层流动性非常优秀；手弧可以用普通直流电焊机配M210焊接，因为M210是支持所有铜,铜合金及上述金属与钢,铸铁,不锈钢的焊接的。一、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，钢管不加热，冷态与铜件焊接。由于钢管的导热性低于铜件，氩弧焊电弧温度极高，可达104℃以上，可以满足对钢管焊缝处加热的需要。（2）钢管在焊接前应将坡口及坡口5mm以内的铁锈、污垢完全除尽，这可以减少氢气来源，有助于防止产生氢气孔。（3）对焊缝处加热时，应使电弧偏向铜材一边，尽量使铁管不熔化，这样可以使铜液在铁管表面润湿，产生钎焊的作用。实践证明，钎焊较熔化焊产生裂纹倾向要小一些。（4）在焊接时，有时可以观察到熔池中有发亮发白的斑点，这是低熔点共晶物质。这种现象克服较困难，一般采用搅拌熔池的办法将其破碎，减小其影响。实践证明，这种办法还是行之有效的。有时由于搅拌不及时，产生了气孔及裂纹。只要磨掉重焊即可。（5）加大焊接电流，提高焊接速度，变一次焊接成形为二至三层焊接成形，一次焊接成形由于焊接线能量较大，铜在结晶时易产生粗大晶粒，多层成形时由于对焊缝的焊接线能量较小，铜液冷却快，可以细化晶粒，有助于防止产生裂纹。而且第二层焊接可以熔合第一层焊缝所产生的裂纹。经采用上述几项措施后，焊接效果大为好转。原来焊后大部分都需修磨重焊，而现在大部分可一次焊成，不再渗漏。结论铜-钢焊接属异种金属焊接，在研究它们的可焊性问题时应先行了解两种金属的特性，针对较难焊接的金属易产生的焊接缺陷着手采取适当措施以防止焊接缺陷的发生。当缺陷（如裂纹、气孔、夹渣）出现时，首先应分析缺陷产生的原因，针对缺陷提出几种解决办法进行比较，从而选出较好的方案。1、E5015焊条外缠纯铜丝焊接铜与钢的焊接工艺电解阴极导电板，是由纯铜板T2和碳钢板Q235两种材料焊接而成。由于铜与钢在物理性能上的差异，铜与钢焊接时的主要问题是铜侧难熔合，焊缝易产生热裂纹。要使焊缝不产生裂纹，必须要采用T2焊芯的电焊条，使焊后焊缝金属中的铁的质量分数低于43%。因当时现场没有该种T2铜芯焊条，则采取在E5015焊条上缠绕Φ1.25mm纯铜丝自制焊条来焊接电解阴极导电板焊缝接头。经试件试焊测定，焊缝金属中铁的质量分数可控制在10%~43%之间，焊缝无开裂现象，完全可以满足接头要求。具体焊接工艺如下：（1）选用E5015焊条，焊前经350℃烘焙2h，降至100℃时保温，外缠绕Φ1.25mm或Φ1.5mm纯铜丝（如是漆包线，必须除去绝缘层的漆）。根据焊缝中的含Cu量，决定缠绕的疏密程度。其间距为1~3mm。铜丝不得与焊条芯及焊钳夹口相接触。（2）铜板一侧焊前经氧乙炔焰预热，预热温度650~700℃。焊接过程中应保持其温度，随焊随加热，可保证铜侧熔合良好。如发现铜侧未熔合，说明铜板温度过低，必须停焊加热。加热温度也不能过高，否则会产生烧穿、塌陷缺陷。（3）采用直流反接，Φ3.2mm焊条使用140~150A电流，Φ4mm焊条使用190~200A电流，焊接速度5~9cm/min，热输入量较大，主要以补偿铜侧的高热导率。（4）焊接时，电弧偏离坡口中心，主要作用在铜板一侧，在铜板侧停留时间略长，焊速略慢。在电弧力的搅拌下，使铜与铁充分均匀混合。（5）为保证根部焊透，提高导电率，第一层打底焊尽可能焊透，待坡口内全部填充满后，反面进行角向磨光机打磨清根，后再封底焊。（6）避免焊接接头刚性固定，焊后自由收缩，不得锤击。导电板焊后如产生变形，待冷却至室温后再进行矫正。2、焊接材料:万能210(M210),广泛用于如下部件的焊接：泵，阀，船用轴承部件，齿轮，铸件修理。焊接方法：1)在焊件工件边部开45度V形坡口。2)根部间隙，在焊铜时要比焊钢时开得宽些。采用中等弧长。3)可能的话，要使电焊条尽可能保持垂直于工件。4)焊接所有的铜合金时，如黄铜或青铜工件，要预热到260℃—320℃。5)焊接纯铜要求预热到540℃。6)当焊接或堆焊钢或铸铁时，不必预热，但大型工件除外。采用反极性接法（电焊条为正极）。要待零件局部冷却后再清渣。利用万能210手弧电焊的主要用途:1)高效率焊接，以较高速度（速度达到老式焊枪焊接速度的10倍）焊接大型工件。2)焊接为数众多的金属，包括青铜，黄铜，钢，铸铁，镀锌，镀锌铁，铜。3)不同金属的异种焊接，例如铸铁与铜，铜与不锈钢，铸铁与不锈钢。4)在钢或铸铁表面焊一层青铜堆焊层，以获得减摩轴承表面。3、铜及铜合金气焊的工艺特点（1）气焰火焰气焊纯铜和青铜时，采用中性焰，气焊黄铜时采用弱氧化焰，此时焊缝表面被生成的氧化锌层覆盖，可改善锌的蒸发及防止产生气孔。（2）预热小尺寸焊件的预热温度为400~500℃，厚大焊件的预热温度需提高至600~700℃。黄铜、青铜的预热温度可适当降低。（3）焊丝及熔剂纯铜气焊用低磷铜焊丝HS202，黄铜气焊用焊丝HS220、HS221、HS222。熔剂的主要成分是硼酸盐、卤化物，其牌号为CJ301、CJ401。（4）焊接工艺采用左焊法，并用最大焊速，焊芯离焊件的距离应小于6mm，尽量采用7°~10°的上坡焊。焊后为细化晶粒，可进行锤击焊件，板厚5mm以上的焊件，需加热至500~600℃后进行锤击，然后再加热至500~600℃，并在水中急冷。黄铜焊后应进行500℃的退火处理，使接头的力学性能提高至接近母材金属的水平。