铜及铜合金的焊接特点

铜及铜合金的焊接性分析

1.难熔合及易变形

焊接纯铜及铜合金时，如果采用的焊接参数与焊接低碳钢差不多，母材散热太快，填充金属与母材不能很好地熔合，焊后变形也较严重，这与铜的热导率、线胀系数和收缩率有关。

铜的热导率大，20摄氏度时铜的热导率比铁大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，焊接区难以达到熔化温度，使母材与填充金属很难熔合。铜在熔化温度时的表面张力比铁小1/3，而流动性比铁大1~倍，表面成形能力差。铜的线胀系数大15%，凝固时的收缩率比铁大1倍以上，再加上铜的导热能力强，使焊接热影响区加宽，焊接时如被焊工件刚度低，又无防止变形的措施，很容易产生较大变形。因此，焊接时必须采用功率大、热量集中的热源，并采取预热措施，不允许采用悬空单面焊接，单面焊时，反面必须加垫板或成形装置。

2.易产生热裂纹

为了防止热裂纹的产生，焊接铜及铜合金时可采取以下一些治金措施。

（1）必须严格限制焊件和焊接材料的氧、铅、铋、硫等有害元素的含量。

（2）通过焊丝加入硅、锰、碳、磷等合金元素增强对焊缝的脱氧能力。

（3）选用能获得双相组织的焊丝，使焊缝晶粒细化、晶界增长，使易熔共晶分散，不连续。

（4）焊接时加强对熔池的保护，采用减小焊接应力的工艺措施，如选用热量集中的热源、焊前预热、选择合理的焊接顺序、焊后缓冷等。

3.易产生气孔

气孔是铜及铜合金焊接时一个主要问题，只要在氩气中加入筒量的氢和水蒸气，焊缝即出现气孔，产生气孔的倾向比碳钢严重得多，原因如下：

（1）铜的热导率比低碳钢高7倍以上，所以铜焊缝结晶很快，熔池易为氢所饱和而形成气泡，在凝固结晶很快的情况下，气泡不易析出，促使焊缝中形成气孔。

（2）氢在铜中的溶解度随温度升高而增大，直到熔点时氢在铜中的溶解度达最高值，温度再提高，液态铜开始蒸发，氢的溶解度下降。

（3）氩弧焊时氮也是形成气孔的原因，随着氩气中氮含量的增加，气孔数量随之上升。

铜及铜合金焊接时防止产生气孔的主要措施有：

（1）防止焊缝金属吸收氢气及氧化，焊件表面在焊前应去油污、水分等，焊条、焊剂要烘干使用，焊丝表面不得有水分。

（2）对焊缝加强脱氧，加入硅、铝、铁、锰等脱氧元素。

（3）焊接时加强保护。

（4）选择合适的焊接工艺参数，降低冷却速度，熔深不可过大。

4.焊接接头性能下降

焊接接头的抗拉强与母材接近，但由于存在合金元素的氧化及蒸发，有害杂质的侵入，焊缝金属和热影响区组织的粗大，再加上一些焊接缺陷等问题，使焊接接头的强度、塑性、导电性、耐腐蚀性等性能往往低于母材。改善和防止的办法是选择合适的焊接材料，严格控制工艺参数，有可能时要作焊后热处理。

5.析出有害气体多焊接铜及铜合金时，焊接区常产生 Mn 、Zn、Cu2O等有害气体，严重损害焊工的健康。特别是在焊接黄铜时，焊接区因蒸发而产生的白雾状锌蒸气．对焊工身体的危害最大。