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紫铜板的焊接,针对较厚铜板的焊接难点和易出现的焊接缺陷,进行研究

发布时间：2021-06-03点击：3656

摘要：针对较厚铜板的焊接难点和易出现的焊接缺陷，，，，，，提出采用钨极氩弧焊加焊剂的方法焊接铜板，，，，，，解决了焊接中出现的缺陷。。。。。

关键词：铜板；；；；；；氩弧焊

1.前言

导电铜排的材料为紫铜(T2),规格为 120*10每根长度约10m左右。。。。。由于铜的导热能力强，，，，，，冬季气温低，，，，，，焊接时困难较大。。。。。我公司在以往的生产中从未使用氩弧焊焊接紫铜板，，，，，，没有现成

的工艺供生产使用。。。。。又因导电铜板对焊缝内部质量要求较高，，，，，，必须保证铜板焊后仍有良好的导电能力，，，，，，这就要求我们必须在模拟现场的条件下，，，，，，做焊接试验，，，，，，以便得到一个合格的焊接工艺用于实际生产。。。。。

2.试验手段

（1）试验设备：AX-500旋转式直流电焊机一台；；；；；；QS-500A水冷式焊把一套；；；；；；

（2）焊接材料：HS-201 焊丝，，，，，，气剂301无水酒精，，，，，，氩气，，，，，，氧、乙炔加热工具两套；；；；；；

（3）辅助材料：槽钢 10号，，，，，，耐火砖垫板一块。。。。。

3.焊接中出现的问题

受紫铜物理性能的影响，，，，，，在试焊过程中我们发现有以下几个问题严重影响焊缝质量，，，，，，需要着手解决：

（1）焊缝难熔合及易变形；；；；；；

（2）热裂纹；；；；；；

（2）气孔。。。。。

4.原因分析

4.1 焊缝难熔合及易变形

这是我们在焊接铜板时遇到的***个问题。。。。。在焊完***条试验焊缝后，，，，，，发现焊缝表面成型恶劣，，，，，，两侧熔合不好，，，，，，焊缝从起弧到收弧区间内，，，，，，焊缝宽度逐渐增大，，，，，，宽度相差很大。。。。。分析产生这个现象的原因，，，，，，只要比较一下铜和铁的物理性能就能找到答案。。。。。从表 1中我们可以看出，，，，，，20摄氏度时铜的导热系数比铁大 7倍多，，，，，，1000摄氏度时大 11倍多，，，，，，焊接时热量迅速从加热区传导出去，，，，，，使母材与填充金属难以熔合，，，，，，造成焊缝成

型恶劣，，，，，，因此，，，，，，在焊接时必须使用较大的线能量，，，，，，而且还必须采取预热及保温措施。。。。。预热温度的选取可参考图 1，，，，，，从图中查得 10mm的铜板预热温度为350摄氏度左右。。。。。另外，，，，，，从表 1可以看出，，，，，，铜的线膨胀系数比铁大15%而收缩率比铁大一倍以上，，，，，，焊接时如工件处于自由状态，，，，，，又无防变形措施，，，，，，必然要产生较大的焊接变形。。。。。因此，，，，，，在实际工作中，，，，，，我们采取了防变形夹具见图。。。。。

4.2 热裂纹

氧是铜中常见的杂质，，，，，，铜在熔化状态下很易和氧发生反应，，，，，，产生氧化铜CU2O，，，，，，铜能与氧化铜形成低熔点共晶物CU+CU2O，，，，，，共晶温度为1065摄氏度，，，，，，低于铜的熔点 1083摄氏度。。。。。当铜从高温冷却下来，，，，，，焊缝温度达到 1083到1065摄氏度之间时，，，，，，铜本身成为固态，，，，，，在焊接应力的作用下，，，，，，形成热裂纹。。。。。又因紫铜导热性强，，，，，，焊缝易生长成粗大晶粒，，，，，，这也加剧了热裂纹的产生。。。。。从焊缝断面可以看见焊缝内部高温氧化色彩。。。。。针对出现的热裂纹我们采

取了如下防护措施。。。。。认真清理母材两侧油污、氧化皮，，，，，，使它露出金属光泽，，，，，，预热部位要离坡口500mm以上，，，，，，以防坡口过快氧化。。。。。我们借鉴气焊时加熔剂的工艺，，，，，，在进行氩弧焊前，，，，，，用无水酒精将气剂301调成糊状，，，，，，涂于坡口两侧，，，，，，利用它来除去氧化铜，，，，，，其机理如下：气剂 301的主要成分为硼砂 (Na2B4O7)和硼酸(H3BO3)。。。。。焊接时，，，，，，硼砂在熔池中迅速与 CU2O. 发生作用，，，，，，形成复盐而浮于熔池表面，，，，，，反应式如下：

NaB407+CU2O----CU(BO2)2*2NaBO2

硼酸在熔池中也与 ,CU20反应形成复盐，，，，，，反应式如下：

4H3BO3+CU2O----5H2O+2HB02+CUO*B2O3

形成的复盐浮于金属表面，，，，，，对液体金属还有一定的保唬唬唬�；；ぷ饔�。。。。。

控制熔池不要过大，，，，，，过大熔池造成晶粒粗大，，，，，，易产生热裂纹。。。。。通过采用上述工艺，，，，，，热裂纹基本消除。。。。。

4.3气孔

在试验过程中发现有少量气孔产生，，，，，，为了保证导电截面足够大，，，，，，我们适当加大氩气流量，，，，，，严格控制氧、氢来源，，，，，，仔细清理焊丝表面水分油污及氧化物，，，，，，尽量减缓冷速，，，，，，为气体及时析出创造条件。。。。。

5.试验结果

解决了上述几个影响铜焊接的问题后，，，，，，我们又反复进行几次试验，，，，，，总结出一套完整而适用的焊接工艺规范见表 2

(1) 焊接前应保证母材、焊材的清洁。。。。。

(2) 焊接时采用直流正接，，，，，，引弧与收弧均需在引弧板、收弧板上进行。。。。。

(3)焊接时尽量减少焊接层次，，，，，，保持熔池不要过大。。。。。

(4)焊接过程中严格进行层间清理，，，，，，确认无任何缺陷方可进行下部焊接。。。。。

6.标准

使用上述工艺在施工现场焊出了合格的焊缝，，，，，，焊缝的正面成型与反面成型都很美观。。。。。焊缝经射线探伤后未发现内部缺陷，，，，，，拉伸试验亦表明强度接近母材，，，，，，符合生产需要。。。。。

来源：中国知网作者：范金友编辑：仲天

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