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銅具有優良的導電性、導熱性、耐腐蝕性、延展性及一定的強度等特性。在電氣、電子、化工、食品、動力、交通及航空航太工業中得到廣泛應用。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現連接,在工業發達的今天、熔焊已佔據主導地位。用焊條電弧焊、TIG焊、MIG焊等工藝方法容易實現銅及銅合金的焊接。影響銅及銅合金焊接性的工藝難點主要有四項元素:一是高導熱率的影響。銅的熱導熱率比碳鋼大7-11倍,當採用的工藝參數與焊接同厚度碳鋼差不多時,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,熔池內銅與其中的雜質形成低熔點共晶物,使銅及銅合金具有明顯的熱脆性,產生熱裂紋。三是產生氣孔的缺陷比碳鋼嚴重得多,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,大型結構也可採用自動焊。

(1)紫銅的氣焊焊接紫銅最常用的是對接接頭,搭接接頭和丁字接頭儘量少採用。氣焊可採用兩種焊絲,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,採用氣劑301作助熔劑。氣焊紫銅時應採用中性焰。
(2)紫銅的手工電弧焊緣。焊件厚度大於4毫米時,焊前必須預熱,預熱溫度一般在400-500℃左右。用銅107焊條焊接,電源應採用直流反接。焊接時應當用短弧,焊條不宜作橫向擺動。焊條作往復的直線運動,可以改善焊縫的成形。長焊縫應採用逐步退焊法。焊接速度應儘量快些。多層焊時,必須徹底清除層間的熔渣。焊接應在通風良好的場所進行,以防止銅中毒現象。焊後應用平頭錘敲擊焊縫,消除應力和改善焊縫品質。
(3)紫銅的手工氬弧焊.在紫銅手工氬弧焊時,採用的焊絲有絲201(特製紫銅焊絲)和絲202,也採用紫銅絲,如T2。焊前應對工件焊接邊緣和焊絲表面的氧化膜、油等臟物都必須清理乾淨,避免產生氣孔、夾渣等缺陷。清理的方法有機械清理法和化學清理法。對接接頭板厚小于3毫米時,不開坡口;板厚為3~10毫米時, 開V型坡口,坡口角度為60-70º;板厚大於10毫米時,開X型坡口,坡口角度為60-70º;為避免未焊透,一般不留鈍邊。根據板厚和坡口尺寸,對接接頭的裝配間隙在0.5~1.5毫米範圍內選取.紫銅手工氬弧焊,通常是採用直流正接,即鎢極接負極。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,並預熱焊件。板厚小于3毫米時,預熱溫度為150-300℃;板厚大於3毫米時,預熱溫度為350-500℃。預熱溫度不宜過高,否則使焊接接頭的機械性能降低。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 由於氣焊火焰的溫度低,焊接時黃銅中鋅的蒸發比採用電焊時少,所以在黃銅焊接中,氣焊是最常用的方法。黃銅氣焊採用的焊絲有: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和燒損,有利於保證焊縫的性能和防止氣孔產生。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,也可以採用自製的焊條。黃銅電弧焊時,應採用直流電源正接法,焊條接負極。焊前焊件表面應作仔細清理。坡口角度一般不應小于60-70º,為改善焊縫成形,焊件要預熱150-250℃。操作時應當用短弧焊接,不作橫向和前後擺動,只作直線移動,焊速要高。與海水、氨氣等腐蝕介質接觸的黃銅焊件,焊後必須退火,以消除焊接應力。
(3)黃銅的手工氬弧焊 黃銅手工氬弧焊可以採用標準黃銅焊絲:絲221、絲222和絲224, 也可以採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,鋅的蒸發比直流正接時輕。通常焊前不用預熱,只有板厚相差比較大時才預熱。焊接速度應盡可能快。焊件在焊後應加熱300-400℃進行退火處理,消除焊接應力,以防止焊件在使用過程中裂縫。
(4)黃銅碳弧焊 黃銅碳弧焊時,根據母材的成分選用絲221、絲222、絲224等焊絲,也可用自製的黃銅焊絲施焊。焊接可以採用氣劑301等作熔劑。焊接應短弧操作,以減少鋅的蒸發和燒損。直流TIG焊工藝方法廣泛應用於銅及銅合金的焊接,焊風成型好,內外品質優良,在氬氣的保護下,熔池純凈,氣孔少,熱裂影響小,操作易掌握。厚度點4mm時可不用焊前預熱,直接用氬氣預熱,待熔池溫度接近600℃時,可加填充焊絲熔化母材,實現焊接。厚度大於4mm的銅材,純銅應預熱400—600℃。銅合金焊接預熱200—300℃。300TSP,315TX直流TIG焊機可焊接純銅、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,採用MIG方法焊接銅及銅合金的施工越來越多,尤其對於厚度點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,因為熔敷效率高、熔深大、焊速快(一般為TIG焊的3~4倍),實現高效、優質、低成本的經濟效益要求。銅材施焊前均應達到預熱溫度要求(純銅400~600℃,銅合金200~300℃),焊絲與母材化學充分相似,氬氣純度點99.98%.
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