铜及铜合金的焊接性分析

铜及铜合金的焊接性分析

高导电用普通纯铜是铜的质量分数不低于99.7%，杂质含量极少。工业最常用的牌号是T1、T2和T3，外观呈紫红色，故又称为紫铜。其再结晶温度为200～280℃。

T1和T2是阴极重熔铜，含微量氧和杂质，具有高的导电、导热性，良好的耐腐蚀性和加工性能，可以熔焊和钎焊。主要用作导电、导热和耐腐蚀元器件，如电线、电缆、导电螺钉、壳体和各种导管等，航空工业多使用T2。

T3是火法精炼铜，含氧和杂质较多，具有较好的导电、导热、耐腐蚀性和加工性能，可以熔焊和钎焊。主要作为结构材料使用，如制作电器开关、垫圈、铆钉、管嘴和各种导管等；也用于不太重要的导电元件。

（1）焊接缺陷

1）未熔合与未焊透

铜导热性良好，焊接时易产生未熔合和未焊透。因此，焊接铜时应采用能量集中，相对功率较大的热源。

2）焊接变形

铜及铜合金的线膨胀系数(确定铜的线膨胀系数)大，液态凝固时的收缩率比铁大一倍以上，再加上铜的导热性能良好，使得焊接热影响区加宽，在工件厚度较薄或结构刚度较小，又无防止变形的措施时，工件焊后很容易产生较大的变形。（激光焊接时变形量的测量）当焊接接头受到较大的刚性约束时易产生焊接应力。

3）热裂纹

铜在液态时很容易被氧化生成氧化亚铜Cu

2O。Cu

2

O与Cu可生成熔点为

1060℃的共晶，与Pb生成熔点为326℃的Cu＋Pb共晶，与Bi生成熔点为270℃的共晶，与CuS生成熔点为1067℃共晶，这些共晶的熔点均低于紫铜1083℃的熔点。在结晶过程中，由于低熔点共晶体分布在枝晶间或晶界处，使铜和铜合金具有明显的热脆性，加上焊接应力的作用，极易产生热裂纹。

工业纯铜中常见的杂质元素有氧、硫、铅、铋、砷、磷等，其中氧的危害性最大。他们主要来自原材料及轧制和焊接的加工过程。其中铅和铋基本上不溶于铜，其含量应分别控制在0.03％和0.005％以内，Cu2O可溶于液态铜，但不溶于固态铜，故重要的结构含氧量应小于0.01％，焊接结构用紫铜含氧量应小

于0.03％，S小于0.0015％。

4）气孔

气孔是铜及铜合金焊接时常见的缺陷，紫铜焊缝中的气孔主要是氢气孔。氢气孔的形成与氢在铜中的溶解度随温度下降突变有关。另一种气孔是由冶金反应生成的水蒸气和二氧化碳等，在焊接凝固时来不及逸出形成的。

5）焊接接头的塑性、导电性、耐蚀性

焊缝及热影响区受热循环后晶粒变粗，各种脆性的低熔点共晶出现在晶界，使塑性和韧性显著下降。为脱氧加入的锰、硅等元素，以及焊接过程中溶入的杂质和合金元素，都会不同程度的降低铜接头的导电性能。耐蚀性能的下降主要是有益元素如锌、镍、铝等的蒸发和烧损造成的。

焊接铜及铜合金时，尽量采用加热面积小、能量密度大、功率大的焊接方法。对于薄板来讲，最好采用钨极氩弧焊（原因），与激光焊接相比的可行性分析。