一、焊接性
銅及銅合金的焊接性比較差,焊接銅及銅合金比焊接低碳鋼困難得多。焊接時(shí)容易產(chǎn)生以下問題:
(1)焊縫成形能力差,銅及銅合金熔焊時(shí)容易出現(xiàn)母材難于熔合、坡口焊不透和焊縫表面成形差的外觀缺陷。
(2)焊接接頭容易產(chǎn)生裂紋,銅及銅合金焊接時(shí),在焊縫和熱影響區(qū)均可能產(chǎn)生裂紋,其中最常見的是焊縫熱裂紋。
(3)銅在液態(tài)能溶解較多的氫氣,如果焊縫金屬冷卻較快,過剩的氫氣來不及逸出,在焊縫的各個(gè)部位均易產(chǎn)生氣孔。
(4)銅在液態(tài)容易氧化,合金元素?zé)龘p,使焊接接頭性能下降,特別是塑性和韌性會(huì)明顯降低。
(5)銅及銅合金的線膨脹系數(shù)大,比低碳鋼約大50%以上,焊后的工件易產(chǎn)生變形。
二、氣焊工藝
1. 紫銅
紫銅氣焊的坡口形式如表3-6所示。
表3-6 紫銅氣焊的坡口形式
焊絲可采用HS201(紫銅焊絲)或HS202(低磷銅焊絲),這兩種焊絲都含有脫氧劑,此外,還可用一般的紫銅絲或母材金屬的剪條,把脫氧劑放到焊粉中去,氣焊熔劑可采用CJ301。
焊前應(yīng)仔細(xì)清理焊絲和焊件的表面,通常用鋼絲刷或砂紙打光,以去除表面的油污和吸附的氣體。
焊接火焰應(yīng)選用中性焰。氧化焰會(huì)使熔池氧化,在焊縫中形成脆化的氧化亞銅,碳化焰則會(huì)產(chǎn)生一氧化碳和吸附的氣體,進(jìn)入焊縫形成氣孔。
由于紫銅的導(dǎo)熱性高而熱容量大,焊嘴的號數(shù)應(yīng)比焊接碳鋼時(shí)稍大,并在焊前將焊件預(yù)熱,對中、小焊件的預(yù)熱溫度為400~500℃,厚大焊件預(yù)熱溫度為600~700℃,為了防止熱量散失,焊件最好放在絕熱材料(如石棉板)上焊接。
焊接時(shí),銅液容易吸收氣體,使焊縫金屬產(chǎn)生多孔性的缺陷,由于焊縫熱影響區(qū)的晶粒粗大,會(huì)使焊接接頭的力學(xué)性能降低,所以焊縫的焊接層數(shù)越少越好,最好進(jìn)行單道焊。焊后錘擊焊接接頭,能使金屬致密和晶粒變細(xì),從而提高其力學(xué)性能。對厚度小于5mm的焊件可在冷態(tài)錘擊,較厚的焊件可在焊后冷至250~350℃時(shí)錘擊。
2. 黃銅
黃銅是銅鋅合金,由于鋅的熔點(diǎn)是419℃,沸點(diǎn)是906℃,因而在焊接時(shí)會(huì)造成鋅的大量蒸發(fā)。鋅的蒸發(fā)不但使黃銅的力學(xué)性能發(fā)生變化,還會(huì)使操作困難,并影響焊工的健康。氣焊是黃銅最常用的焊接方法,可以采用含硅的焊絲阻止鋅的蒸發(fā),因?yàn)楣柩趸笤谌鄢乇砻嫘纬梢粚友趸锉∧?,既阻止了鋅的蒸發(fā)又防止了氫的侵入。
黃銅氣焊的坡口形式如表3-7所示。
表3-7 黃銅氣焊的坡口形式
焊絲可采用HS221、HS222、HS224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,有利于保證焊縫的力學(xué)性能,防止焊縫中產(chǎn)生氣孔。也可用母材剪條作為填充金屬。氣焊熔劑通常采用CJ301。
焊前必須仔細(xì)清理焊件坡口及焊絲表面。焊接較厚大的焊件應(yīng)預(yù)熱400~500℃。厚度15mm以上的焊件應(yīng)預(yù)熱到550℃,黃銅鑄件焊補(bǔ)前也須局部或全部預(yù)熱。
為了減少鋅的蒸發(fā),焊接火焰應(yīng)采用輕微的氧化焰,特別是用含硅焊絲時(shí)使熔池表面覆蓋一層氧化硅薄膜,防止鋅的蒸發(fā)。氣焊后,可在550~650℃下進(jìn)行退火,以消除焊縫應(yīng)力和改善焊縫的性能。
3. 青銅
(1)錫青銅。氣焊時(shí),一般需將焊件預(yù)熱至350~450℃,由于錫青銅在高溫時(shí)有脆性,故在焊接時(shí)不允許有沖擊,焊后也不能立即搬動(dòng),以防焊件開裂。
焊接火焰應(yīng)采用中性焰,火焰能率與低碳鋼氣焊相同。焊絲可采用與焊件金屬類似的青銅棒,含錫量應(yīng)比母材金屬高1%~2%,以補(bǔ)償焊接時(shí)錫的燒損。對于含錫量高的青銅應(yīng)采用含有硅、磷、錳等脫氧元素的青銅棒。氣焊熔劑采用CJ301。
(2)鋁青銅。鋁青銅氣焊熔劑使用CJ401,可有效地破壞熔池表面產(chǎn)生的氧化膜(Al2O3),防止熔池金屬不易與填充金屬熔合。焊接時(shí),必須用焊絲的端部不斷地?cái)噭?dòng)熔池表面,以促使熔滴與熔池良好地熔合。在同一焊件上焊補(bǔ)多個(gè)缺陷時(shí),應(yīng)先補(bǔ)焊大的缺陷,這樣可以實(shí)現(xiàn)對焊件很好的預(yù)熱,再補(bǔ)焊小的缺陷。當(dāng)焊補(bǔ)長而深的缺陷時(shí),最好將焊件傾斜15°進(jìn)行上坡單道焊,以保證接頭質(zhì)量。