銅焊接知識(shí)

銅具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、耐腐蝕性、延展性及一定的強(qiáng)度等特性。在電氣、電子、化工、食品、動(dòng)力、交通及航空航天工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。在純銅（紫銅）中添加10余種合金元素，形成固溶體的各類銅合金，如加鋅為黃銅；加鎳為白銅；加硅為硅青銅；加鋁為鋁青銅等等。
　　銅及銅合金可用釬焊、電阻焊等工藝方法實(shí)現(xiàn)連接，在工業(yè)發(fā)達(dá)的今天、熔焊已占據(jù)主導(dǎo)地位。用焊條電弧焊、TIG焊、MIG焊等工藝方法容易實(shí)現(xiàn)銅及銅合金的焊接。影響銅及銅合金焊接性的工藝難點(diǎn)主要有四項(xiàng)元素：一是高導(dǎo)熱率的影響。銅的熱導(dǎo)熱率比碳鋼大7-11倍，當(dāng)采用的工藝參數(shù)與焊接同厚度碳鋼差不多時(shí)，則銅材很難熔化，填充金屬和母材也不能很好地熔合。二是焊接接頭的熱裂傾向大。焊接時(shí)，熔池內(nèi)銅與其中的雜質(zhì)形成低熔點(diǎn)共晶物，使銅及銅合金具有明顯的熱脆性，產(chǎn)生熱裂紋。三是產(chǎn)生氣孔的缺陷比碳鋼嚴(yán)重得多，與要是氫氣孔。四是焊接接頭性能的變化。晶粒粗化，塑性下降，耐蝕性下降等。
1、紫銅的焊接
　　焊接紫銅的方法有氣焊、手工碳弧焊、手工電弧焊和手工氬弧焊等方法，大型結(jié)構(gòu)也可采用自動(dòng)焊。
　　（1） 紫銅的氣焊焊接紫銅最常用的是對(duì)接接頭，搭接接頭和丁字接頭盡量少采用。氣焊可采用兩種焊絲，一種是含有脫氧元素的焊絲，如絲201、202；另一種是一般的紫銅絲和母材的切條，采用氣劑301作助熔劑。氣焊紫銅時(shí)應(yīng)采用中性焰。
　　（2）紫銅的手工電弧焊緣。焊件厚度大于4毫米時(shí)，焊前必須預(yù)熱，預(yù)熱溫度一般在400-500℃左右。用銅107焊條焊接，電源應(yīng)采用直流反接。焊接時(shí)應(yīng)當(dāng)用短弧，焊條不宜作橫向擺動(dòng)。焊條作往復(fù)的直線運(yùn)動(dòng)，可以改善焊縫的成形。長(zhǎng)焊縫應(yīng)采用逐步退焊法。焊接速度應(yīng)盡量快些。多層焊時(shí)，必須徹底清除層間的熔渣。
　　焊接應(yīng)在通風(fēng)良好的場(chǎng)所進(jìn)行，以防止銅中毒現(xiàn)象。焊后應(yīng)用平頭錘敲擊焊縫，消除應(yīng)力和改善焊縫質(zhì)量。
　　（3）紫銅的手工氬弧焊
　　在紫銅手工氬弧焊時(shí)，采用的焊絲有絲201(特制紫銅焊絲)和絲202，也采用紫銅絲，如T2。焊前應(yīng)對(duì)工件焊接邊緣和焊絲表面的氧化膜、油等臟物都必須清理干凈，避免產(chǎn)生氣孔、夾渣等缺陷。清理的方法有機(jī)械清理法和化學(xué)清理法。
　　對(duì)接接頭板厚小于3毫米時(shí)，不開(kāi)坡口；板厚為3～10毫米時(shí)， 開(kāi)V型坡口，坡口角度為60-70º； 板厚大于10毫米時(shí)，開(kāi)X型坡口，坡口角度為60-70º；為避免未焊透，一般不留鈍邊。根據(jù)板厚和坡口尺寸，對(duì)接接頭的裝配間隙在0.5～1.5毫米范圍內(nèi)選取。
　　紫銅手工氬弧焊，通常是采用直流正接，即鎢極接負(fù)極。為了消除氣孔，保證焊縫根部可靠的熔合和焊透，必須提高焊接速度，減少氬氣消耗量，并預(yù)熱焊件。板厚小于3毫米時(shí)，預(yù)熱溫度為150-300℃；板厚大于3毫米時(shí)，預(yù)熱溫度為350-500℃。預(yù)熱溫度不宜過(guò)高，否則使焊接接頭的機(jī)械性能降低。
　　還有紫銅的碳弧焊，碳弧焊使用的電極有碳精電極和石墨電極。紫銅碳弧焊所用的焊絲和氣焊時(shí)一樣，也可用母材剪條，可用氣焊紫銅的助熔劑，如氣劑301等。

2、黃銅的焊接
　　黃銅焊接的方法有：氣焊、碳弧焊、手工電弧焊和氬弧焊。
　　（1）黃銅的氣焊
　　由于氣焊火焰的溫度低，焊接時(shí)黃銅中鋅的蒸發(fā)比采用電焊時(shí)少，所以在黃銅焊接中，氣焊是最常用的方法。
　　黃銅氣焊采用的焊絲有：絲221、絲222和絲224等，這些焊絲中含有硅、錫、鐵等元素，能夠防止和減少熔池中鋅的蒸發(fā)和燒損，有利于保證焊縫的性能和防止氣孔產(chǎn)生。氣焊黃銅常用的熔劑有固體粉末和氣體熔劑兩類，氣體熔劑由硼酸甲脂及甲醇組成；熔劑如氣劑301。
　　（2）黃銅的手工電弧焊
　　焊接黃銅除了用銅227及銅237外，也可以采用自制的焊條。
　　黃銅電弧焊時(shí)，應(yīng)采用直流電源正接法，焊條接負(fù)極。焊前焊件表面應(yīng)作仔細(xì)清理。坡口角度一般不應(yīng)小于60-70º，為改善焊縫成形，焊件要預(yù)熱150-250℃。操作時(shí)應(yīng)當(dāng)用短弧焊接，不作橫向和前后擺動(dòng)，只作直線移動(dòng)，焊速要高。與海水、氨氣等腐蝕介質(zhì)接觸的黃銅焊件，焊后必須退火，以消除焊接應(yīng)力。
　　（3）黃銅的手工氬弧焊
　　黃銅手工氬弧焊可以采用標(biāo)準(zhǔn)黃銅焊絲：絲221、絲222和絲224， 也可以采用與母材相同成分的材料作填充材料。
　　焊接可以用直流正接，也可以用交流。用交流焊接時(shí)，鋅的蒸發(fā)比直流正接時(shí)輕。通常焊前不用預(yù)熱，只有板厚相差比較大時(shí)才預(yù)熱。焊接速度應(yīng)盡可能快。焊件在焊后應(yīng)加熱300-400℃進(jìn)行退火處理，消除焊接應(yīng)力，以防止焊件在使用過(guò)程中裂縫。
　　（4）黃銅碳弧焊
　　黃銅碳弧焊時(shí)，根據(jù)母材的成分選用絲221、絲222、絲224等焊絲，也可用自制的黃銅焊絲施焊。焊接可以采用氣劑301等作熔劑。焊接應(yīng)短弧操作，以減少鋅的蒸發(fā)和燒損。　
　　直流TIG焊工藝方法廣泛應(yīng)用于銅及銅合金的焊接，焊風(fēng)成型好，內(nèi)外質(zhì)量?jī)?yōu)良，在氬氣的保護(hù)下，熔池純凈，氣孔少，熱裂影響小，操作易掌握。厚度≤4mm時(shí)可不用焊前預(yù)熱，直接用氬氣預(yù)熱，待熔池溫度接近600℃時(shí)，可加填充焊絲熔化母材，實(shí)現(xiàn)焊接。厚度大于4mm的銅材，純銅應(yīng)預(yù)熱400—600℃。銅合金焊接預(yù)熱200—300℃。300TSP，315TX直流TIG焊機(jī)可焊接純銅、硅青銅、磷青銅、黃銅、白銅等銅合金。300WP5、300/500WX4交直流兩用TIG焊機(jī)可用交流TIG焊接鋁青銅（用交流方波清除表面氧化膜）及用直流TIG焊接上述銅材。
　　近年來(lái)，采用MIG方法焊接銅及銅合金的施工越來(lái)越多，尤其對(duì)于厚度≥3mm的鋁青銅、硅青銅和白銅最好選用MIG焊方法。厚度3~14mm或>14mm的銅及銅合金幾乎總要選用MIG焊，因?yàn)槿鄯笮�率高、熔深大、焊速快（一般為T(mén)IG焊的3~4倍），實(shí)現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、低成本的經(jīng)濟(jì)效益要求。銅材施焊前均應(yīng)達(dá)到預(yù)熱溫度要求（純銅400~600℃，銅合金200~300℃），焊絲與母材化學(xué)充分相似，氬氣純度≥99.98%