铜及铜合金的焊接性分析

铜及铜合金的焊接

铜及铜合金的焊接铜合金的制造铜合金材料在运用于连接器的加工过程中，先是被加工成为薄片状的板材，然后切成条带形状以适应后面的冲压过程的需要。

线材同样应用于连接器中，但是在端子组件和其他类型的连接器中这样的材料应用得很少。

图4.1描述了一个典型的薄板和条带铜合金的制造流程。

此外在参考书目3中可以得到更详细的描述。

合金线材以同样的方式制造但具有几个显著的特点：热挤压，轧制，和通过冲模的拉拔以改变热轧制和冷轧制在板材中的应用，以及退火处理过程经常用于这种产品。

连接器技术之4.1.1 铜合金的制造溶炼和铸造铜合金是最先用于可回收的商业应用的金属之一，这是因为工业上能用经济的办法将铜合金中的杂质维持在一个较低的水平。

溶炼常用于电溶炉之中而少见于铜合金在真空和惰性气体下的溶炼和铸造过程中。

碳层能提供一足够的保护。

此外，利用真空或特殊的空气环境将会很大的增加合金制造的成本。

氢、氧和碳的污染影响由溶炼过程和热力学方法来平衡其溶炼层进行控制，其中氢能溶解于铜，氧能与铜和一些合金元素形成氧化物，而碳能与有碳化物组分的合金起反应。

溶炼控制包括纯电解阴极铜和有选择的兼容合金碎屑。

当一些纯组分如镍、锡、硅或起支配作用的合金如磷、铍、和铬合金组分增加时，都会引起合金成份改变。

板材锻造的制造过程是从不连续的铸造成大矩形横截面金属锭或薄铸片开始的。

前述大金属锭的典型尺寸为约150 毫米厚，300 到900 毫米宽，并且经过热轧制处理以有效的减少其厚度并消除在铸造过程中残余的铸造微片。

另一种铸造方法是薄铸片(常用于窄条状铸造材料)，其典型的尺寸是约15 毫米厚，150 到450 毫米宽，这些薄铸片将直接转到冷轧过程之中。

选择条形铸造是基于经济上的考虑因素(热研磨需要较高的资金成本)以及合金的特性(一些铜合金不容易在热条件下工作)。

前述半连续且大的金属锭在铸造过程中垂直利用一个中空水冷的铜模，在开始时此铜模的下底部被封住。

溶化的金属实际上并未象图4.1中所示的直接进入溶模。

详解典型焊接材料的焊接性

详解典型焊接材料的焊接性典型焊接材料的焊接性是指在焊接过程中所表现出的特性和性能。

焊接性是影响焊接工艺和焊缝质量的重要因素之一、下面将详细介绍常见焊接材料（包括金属和非金属材料）的焊接性。

1.钢材焊接性：钢材是最常见的金属材料之一，具有广泛的应用领域。

钢材的焊接性取决于其成分、钢种和热处理状态。

一般来说，碳含量低的低碳钢和碳含量高的高碳钢都具有良好的焊接性。

焊接低碳钢时，焊接热影响区域（HAZ）容易发生退火，引起冷脆性的问题，需要采取适当的措施进行预热和后热处理。

高碳钢焊接时容易出现冷裂纹和热裂纹，需要选择适合的焊接材料和控制焊接参数。

2.铝合金焊接性：铝合金是一种轻质、高强度的金属材料，广泛用于航空、汽车和建筑等领域。

铝合金的焊接性取决于合金化元素、成分和热处理状态。

一般来说，一些铝合金易于焊接，如铝镁合金和铝锂合金，而一些铝合金焊接性较差，如硬化铝合金。

焊接铝合金时，容易发生氧化和热裂纹等问题，需要采取保护气体和合适的焊接工艺参数。

3.不锈钢焊接性：不锈钢是一种抗腐蚀性能良好的金属材料，被广泛用于食品加工、化工和医疗器械等领域。

不锈钢的焊接性受到合金元素、成分和热处理状态的影响。

普通奥氏体不锈钢（如304和316等）焊接性较好，而马氏体不锈钢焊接性较差。

焊接不锈钢时，易发生气孔和焊接晶间腐蚀等问题，需要控制焊接参数和采用适当的焊接试剂。

4.铜及铜合金焊接性：铜和铜合金是常见的导电材料，被广泛应用于电气、电子和管道等行业。

铜及铜合金的焊接性好，容易焊接。

焊接铜合金时，一般采用气焊、电弧焊或电阻焊等方法。

需要注意的是，铜及铜合金焊接时易发生氧化和高温脆性等问题，需要采取保护措施。

5.非金属材料的焊接性：非金属材料如塑料、陶瓷和橡胶等也可以进行焊接。

其中，塑料焊接性好，常用的焊接方法有热板焊接、高频焊接和超声波焊接等。

陶瓷和橡胶等材料的焊接性较差，难以进行常规焊接，常采用粘接、烧结和激光焊接等特殊方法。

有色金属的焊接(Cu)

► (四)焊接接头性能下降
► 1、主要表现：熔化焊过程中，由于晶粒严重长大以及合金元素蒸发，烧损与杂质的渗入使焊接接头的力学性能、导电性能和耐蚀性能下降。
► 1）塑性显著降低
► 2）导电性下降
► 3）耐蚀性能下降
► 2、改善措施：主要是控制杂质的含量，减少合金烧损，通过合金化对焊缝进行变质处理等；其次尽量减少热作用，焊后进行消除应力处理等。
► 薄铜件焊后要立即对焊缝两侧的热影响区进行锤击。
► 5mm以上的中厚板，需要加热至500～600℃后进行锤击。锤击后将焊件加热至500～600℃，然后在水中急冷，可提高接头的塑性和韧性。
► 黄铜应在焊后尽快在500℃左右退火。
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► 2．埋弧焊 ► 埋弧焊焊接铜及铜合金时，δ<20mm的焊件在不预热和不开坡口的条件
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► 三、铜及铜合金的焊接工艺要点 ► (一)焊接方法的选择 ► 选用原则，应该根据被焊材料的成分、厚度、结
构特点及使用性能要求综合考虑。 ► 从铜是在常用的焊接金属中导热性最好这一点考
虑，焊接铜及其合金是需要大功率、高能量密度的焊接方法，热效率越高、能量越集中越好。 ► 不同厚度的材料对各种焊接方法有其适应性。
► ①气焊薄板时应采用左焊法，这有利于抑制晶粒长大。当焊件厚度大于6mm时，则采用右焊法；
► ②焊炬运动要尽可能的快，每条焊缝不要随意中断焊接过程，最好单道焊，一次焊完。
► ③焊接长焊缝时，焊前必须留有合适的收缩余量，并要先点固后焊接，焊接时应采用分段退焊法，以减少变形。
► ④对受力或较重要的铜焊件，必须采取焊后锤击接头和热处理工艺措施。
热性强，焊缝易生成粗大晶粒。这也会加剧热裂纹的生成。 ► 2、铜及铜合金的焊接可采取哪些措施，防止热裂纹？ ► 1)严格限制铜中杂质(氧、铋、铅、硫等)的含量。 ► 2)增强对焊缝的脱氧能力，通过焊丝加入硅、锰、磷等合金

铜及铜合金的焊接介绍

铜及铜合金的焊接介绍1铜及铜合金的分类纯铜是紫红色，俗称紫铜。

在纯铜的基础上加入不同的合金元素，可以成为不同性能的铜合金，常用的铜合金有黄铜、青铜及白铜等。

2铜及铜合金的焊接性铜及铜合金经辗压或拉伸成不同厚度的铜板及铜合金板，不同规格的管子或各种不同形状的材料，都可以用焊接的方法制成各种不同的产品。

铸造的铜及铜合金是通过模型直接浇铸成需要形状的部件或产品，焊接只用于修复或补焊。

在焊接与补焊中易产生下列不良影响：2.1难熔合：铜及铜合金的导热性比钢好的多，铜的导热系数是钢的7倍，大量的热被传导出去，母材难以象钢那样局部熔化，对厚大铜及铜合金材料的焊接应焊前预热，采用功率大，热量集中的焊接方法进行焊接或补焊为宜。

2.2易氧化：铜在常温时不易被氧化。

但随着温度的升高，当超过300℃时，其氧化能力很快增大，当温度接近熔点时，其氧化能力最强，氧化的结果生成氧化亚铜（Cu2O）。

焊缝金属结晶时，氧化亚铜和铜形成低熔点（1064℃）结晶。

分布在铜的晶界上，加上通过焊前预热，并采用功率大，热量集中的焊接方法使被焊工件热影响区很宽，焊缝区域晶粒较粗大，从而大大降低了焊接接头的机械性能，所以铜的焊接接头的性能一般低母材。

2.3易产生气孔：铜导热性好，焊接熔池，比钢凝固速度快，液态熔池中气体上浮的时间短来不及逸出也会形成气孔。

2.4易产生热裂纹：铜及铜合金焊接时在焊缝及熔合区易产生热裂纹。

形成裂纹的主要原因：2.4.1铜及铜合金的线膨胀系数几乎比低碳钢大50％以上，由液态转变到固态时的收缩率也较大，对于刚性大的工件，焊接时会产生较大的内应力。

2.4.2熔池结晶过程中，在晶界易形成低熔点的氧化亚铜—铜的共晶物（Cu＋Cu2O）。

2.4.3凝固金属中的过饱和氢向金属的显微缺陷中扩散，或者它们与偏析物（如Cu2O）及应生成的H2O在金属中造成很大的压力。

2.4.4母材中的铋、铝等低熔点杂质在晶界上形成偏析。

2.4.5施焊时，由于合金元素的氧化及蒸发、有害杂质的侵入，焊缝金属及热影响区组织的粗大、加上一些焊接缺陷等问题，使焊接接头的强度、塑性、导电性、耐腐蚀性等往往低于母材所致。

铜及铜合金的焊接

铜227是比较通用的一种铜焊条，它可用于磷青铜、黄铜等材料的焊接，又可用于耐腐蚀、耐磨工件（如磷青铜轴衬、船舶螺旋桨叶片等）的堆焊。
铜237可用于焊接铝青铜,用这种焊条焊材的焊缝中合金元素含量高，可以说是强度、耐磨性及耐腐蚀性最高的一种铜焊条。其焊条的通用性也比较大，主要用于铜合金制的各种化工机械、海水散热器、阀门的焊接，水泵、气缸堆焊及船舶螺旋桨的修补上。
青铜具有较高的机械性能、耐磨性、铸造性能和耐腐蚀性能。常用来制造各种耐磨、耐蚀的零件，如轴套、轴瓦、阀体、泵壳、涡轮等.
青铜可分为压力加工用的青铜和铸造用的青铜,在工业上应用较多的是铸造青铜.
青铜常以字母Q编号,字母后标以主要合金元素的化学符号及平均含量,并在最后还标出其他合金元素的平均含量，余量为铜.例如QSn3-7-5—1，表示含锡3％、锌7％、铅5％镍1％的锡锌铅镍青铜.
二、铜及铜合金的焊接性
1。紫铜的导热率高。常温下紫铜的导热系数比碳钢约大8倍，要把紫铜焊件局部加热到熔化温度比较困难，因此在焊接时要采用能量集中的热源.
2.铜及铜合金焊接时常会出现裂缝。裂缝的位置在焊缝、熔合线及热影响区。裂缝呈晶间破坏，从断面上可看到明显的氧化色。
焊接结晶过程中,微量氧与铜形成Cu2O，并与α铜组成低熔点共晶（α+Cu2O），其熔点为1064℃。铅不溶于固态铜,铅与铜生成熔点约326℃的低熔点共晶体.高温下的铜及铜合金接头在焊接内应力的作用下，在焊接接头的脆弱部位形成裂纹。另外,焊缝中的氢也可 Nhomakorabea致裂纹。
HS202
流动性较一般紫铜好，适用于氧乙炔气焊、亚弧焊紫铜.
HS221
流动性能和机械性能均较好,适用于氧-乙炔气焊黄铜和钎焊铜、铜镍合金、灰铸铁和钢，也用于镶嵌硬质合金刀具。

铜及铜合金性能数据

铜及铜合金性能数据1.优良的导电性：铜是一种具有优异导电性能的金属。

在常温下，铜的导电率为56×10^6S/m，仅次于银和金，适合用于电子器件和电路。

此外，铜的电阻率在低于4.2K时接近于0，可以用于超导体和低温电工领域。

2.优良的导热性：铜的导热性在金属中属于最好的，其导热系数为401W/(m·K)。

铜导热性好的特性使其广泛应用于散热器、制冷器、换热器等领域。

3.良好的加工性能：铜具有良好的可塑性和可锻性，可以通过冷加工和热加工进行成型。

铜的延展性好，可经过拉制、挤压、深冲等工艺加工成复杂的形状。

此外，铜还可以进行焊接、铆接和焊接等加工方式。

4.高强度：铜具有较高的强度，其抗拉强度可达到210-690MPa。

通过合金化和热处理等方法，可以进一步提高铜的强度。

具有高强度的铜合金广泛应用于航空、航天、汽车等领域。

5.抗腐蚀性：铜具有良好的抗腐蚀性能。

铜可以与氧化剂、盐类和酸类等物质发生反应，形成一层致密的氧化膜，起到保护金属的作用。

此外，铜还具有抗菌性，可以有效地抑制细菌的生长。

6.耐磨性：铜具有良好的耐磨性，可用于制造各种耐磨零件。

铜合金经过适当的合金化和热处理，可以获得更高的硬度和耐磨性，满足各种高摩擦、高磨损环境下的要求。

7.可焊性：铜具有良好的可焊性，适用于各种焊接工艺，包括气焊、手工弧焊、TIG焊等。

铜的可焊性在航空航天、热交换器、电气设备等领域有重要应用。

8.可回收性：铜具有较高的可回收性，利用废铜可以进行回收再利用。

这有助于环境保护和资源节约。

总之，铜及铜合金具有优良的导电性、导热性、加工性能、强度、抗腐蚀性、耐磨性、可焊性和可回收性等特点。

这些性能使铜成为一种重要的工程材料，广泛应用于各个领域。

铜及铜合金的发展对于推动社会的科技进步和经济的发展具有重要意义。

铜和铜合金的焊接工艺

铜和铜合金的焊接工艺1铜和铜合金的焊接操作纯铜又称紫铜,铜与锌的合金称为黄铜，铜与锡的合金称为青铜，含镍量低于50%的铜镍合金称为白铜,铜内有害杂质的含量对铜的性能影响很大，最危险的物质是铋和铅，铋和铅不熔于铜中而在晶粒周围形成了易熔薄层，此外，硫和氧在铜中形成脆化合物，给热加工和焊接带来困难。

铜及铜合金的焊接工艺差，在焊接时易出现以下问题:难熔合、流动性大、易变形、易氧化、易开裂、易产生气孔等缺陷。

铜及铜合金的焊接方法很多，如气焊、碳弧焊、焊条电弧焊和手工钨极氩弧焊等几种，其中紫铜和黄铜是比较难焊的材料，一般是不采用焊条电弧焊的焊接方法,锡青铜、铝青铜可采用焊条电弧焊,若采用手工钨极氩弧焊,不仅能保证焊缝的质量还能提生产效率。

2.焊条的选择焊条电弧焊焊接铜和铜合金的焊条有紫铜焊条(ECu)锡青铜焊条(EcuSn-B)和铝青铜焊条(EcuA1-C)等，焊条均为碱性低氢性，使用直流电源并反接。

铜及铜合金焊条在焊接时应预热，焊后应进行热处理。

3.焊接措施焊条电弧焊焊接铜和铜合金时，应严格控制氧氢的来源，焊接应仔细清除待焊处的油污，锈垢,采取焊前预热措施得当。

焊件厚不超过4mm 时，可以不开坡口，当焊件厚度为5mm~10mm时,可开单面V形和U形坡口，若采用垫板可获得单面焊双面成形的焊缝，若焊件厚度大于10mm,应双面开坡口，并提高预热温度，焊接时应采用直流反接短弧焊，焊条一般不做横向摆动,在焊接中断或要换焊条,动作要快，焊条的操作角度基本与焊接碳钢相同，较长的焊缝应尽量有较多的定位焊，并且应用分段焊法焊接，以减小焊接应力和变形，多层焊时应彻底消除层间熔渣，避免夹渣的产生，焊接结束后，应采取锤击式热处理的方法，消除焊接应力，由于铜的流动性好，所以应尽量采用平焊的位置进行焊接。

铜及铜合金具有难熔合及易变形性

铜及铜合金具有难熔合及易变形性。

铜的导热系数比铁大可达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。

铜的线膨胀系数和收缩率也比较大，如表铜的线膨胀系数比铁大15%，而收缩率比铁大一倍以上。

加上铜及多数铜合金导热能力强，使焊接热影响区加宽，焊接时如加工工件刚度不够，必然会产生较大的变形。

铜及合金易产生热裂纹。

氧是铜中经常存在的杂质，铜在焊接熔化状态时较容易氧化。

氧化产物能与铜形成的低熔点共晶。

其共晶温度低于铜的熔点，使焊缝容易产生热裂纹。

对于特别重要的焊接结构件来说，其含氧量不应超过0.01%，而Pb、Bi、S则是铜及其合金中经常存在的有害杂质。

Bi事实上不溶解于铜，而与铜形成低熔点共晶，析出于晶间。

Pb能很微量溶于铜，但Pb量稍增高的时候就与铜形成低熔点共晶。

这些共晶严重降低了焊缝金属的抗热裂纹能力。

研究结果显示，铜及其合金中含Pb、Bi量较高时，就会出现裂纹，热影响区还会出现液化裂纹，因此必须严格限制用于制造焊接结构的纯铜的含Pb量和Bi量。

S能较好的溶解在熔化状态中的铜，但当凝固结晶时，其在固态铜中的溶解度几乎为零，硫与铜形成共晶，其熔点低于铜，可使焊缝形成热裂纹，故焊缝中的含硫量也要严格的控制。

纯铜焊接时，其焊缝为单相组织，且由于纯铜导热性强，焊缝易生长成粗大晶粒。

这些都是加剧热裂纹生成的因素。

纯铜及黄铜的收缩率及线膨胀系数大，焊接应力较大，也是促使热裂纹形成的原因。

同时铜及合金焊接时易产生气孔。

气孔是铜及铜合金焊接时的一个主要问题，尤其熔化焊时，其出现的倾向比低碳钢严重的多。

铜中气孔主要是溶解性气体氢直接引起的扩散性气孔和氧化还原反应引起的反应气孔，由于铜自身的性质使其产生气孔的倾向大为加剧，成为铜及其焊接的主要困难。

在平衡状态下，其氢的过饱和比钢焊缝大好几倍，在凝固结晶时形成氢气孔倾向大;熔池中的氧化铜与氢或一氧化碳反应生成的水蒸气或二氧化碳不溶于铜而促使反应性气孔的出现。

铜及铜合金的焊接性及焊接工艺

铜及铜合金的焊接性及焊接工艺一、铜的焊接性：铜与铜合金焊接的主要问题是焊接区和熔合区容易产生裂纹。

热影响区存在两种形式的裂纹：焊接绝缘裂纹和熔透裂纹。

1、焊接裂纹，钢、铜及其合金焊缝中的裂纹是热裂纹，是由以下原因引起的：①铜和钢的物理性能差别很大，钢和铜的热膨胀和热导率差别很大，焊接过程中接头存在很大的应力，导致焊缝产生裂纹。

②铜及铜金属焊接热裂倾向较大，钢及铜及铜合金焊接焊缝为铁与铜的混合物，热裂倾向随铜含量的增加而增大。

2)热影响区穿透裂纹。

钢与铜及铜合金焊接时，钢与液态铜及铜合金接触时容易产生穿透裂纹，并在高温下形成穿透裂纹。

究其原因，是由于液态铜和铜合金在钢上的渗透和拉应力，从焊缝冷却的那一刻起，接头就会产生拉应力，这种应力会随着冷却的持续而增大。

此外，在晶化过程中，金属的显微组织往往是有缺陷的，并且在钢的结晶表面会出现微裂纹。

在焊接拉应力作用下，热影响区(HAZ)形成熔透裂纹.当焊缝中镍含量大于16%时，低碳钢中不出现熔透裂纹（NiCu合金）。

二、铜及合金的焊接工艺：手工电弧焊、氩弧焊和气体保护焊都可以焊接钢和铜及其合金的不同接头。

在铜和钢及其合金的焊接过程中，采用填充金属直接焊接两种金属，然后在铜或钢上堆焊过渡层，然后焊接。

由于含镍焊缝具有很强的抗穿透开裂能力，采用纯镍或含铜镍基合金沉积过渡层，可以大大减少或消除铜及铜合金对钢的穿透，有利于消除热影响区的穿透裂纹。

堆焊过渡层，然后进行焊接。

1.紫钢与低碳钢焊接。

堆焊过渡层后，铜可作为填充金属材料201、202。

为加强熔池脱氧，采用硅锰青铜丝和QSi3-1焊，焊接质量和效果较好。

2.硅青铜和铝青铜与低碳钢焊接在一起。

过渡层堆焊后，此时可采用铝青铜作为填充金属材料QAL9-2，焊缝采用两相结构，焊缝具有较高的抗热裂纹能力，而铜237焊条也可用于去除涂层并作为填充线清洗，铝还可减少热影响区的穿透裂纹，焊接强度高于铜。

交流氩弧焊焊接。

3．黄铜和低碳钢焊接.过渡层堆焊后，为了减少黄铜和锌的蒸发，填充金属采用QSI3-1硅锰青铜丝，焊接采用交流电源，填充金属采用QAL9-2铝锰青铜丝。

铜及铜合金的焊接工艺

铜及铜合金的焊接工艺一、常用铜及铜合金及其分类铜及铜合金以它独特而优越的综合性能，如导电性、导热性、耐蚀性、延展性及一定的强度等特性，在各行业中获得了广泛的应用。

铜及铜合金种类繁多，常用的铜及铜合金可从它的表面颜色看出其区别，如常用的纯铜（又称紫铜）、黄铜、青铜和白铜，实际上就是纯铜、铜锌、铜铝、铜锡、铜硅和铜镍的合金。

二、铜及铜合金的焊接特点1、高热导率的影响由于铜及铜合金的高热导率、线膨胀系数和收缩率，在焊接铜及铜合金时，采用的焊接参数与焊接同厚度低碳钢差不多时，母材就很难熔化，且填充金属与母材也不能很好地熔合，产生了焊不透的现象；焊后的变形也比较严重，外观成形差。

因此即使焊接使用大功率热源，还得在焊前预热或焊接过程中采取同步加热的措施。

另外，母材厚度越大，散热愈严重，也愈难达到熔化温度。

2、焊接接头的热裂倾向大焊接时，铜能与其中的杂质分别生成多种低熔点共晶，加上铜及铜合金在加热过程中无同素异构转变，铜焊缝中也生成大量的柱状晶；同时铜及铜合金的线膨胀系数和收缩率较大，增加了焊接接头的应力，也更增大了接头的热裂倾向。

因此熔化焊时，常采取以下措施：①严格限制铜中的杂质含量，特别是氧的含量；②通过焊丝加入硅、锰、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，使焊缝晶粒细化等。

3、气孔熔化焊时，气孔出现的倾向比低碳钢要严重得多，所形成的气孔几乎分布在焊缝的各个部位，且主要是由溶解的氢直接引起的扩散性气孔和氧化还原反应引起的反应性气孔。

因此，为了减少或消除铜焊缝中的气孔，主要的措施是减少氢和氧的来源，用预热来延长熔池存在的时间，使气体易于逸出。

4、接头性能的变化在熔化焊过程中，由于晶粒长大，杂质和合金元素的掺入，以及有用合金元素的氧化、蒸发等，使接头出现以下变化：塑性变坏、导电性下降、耐蚀性下降、晶粒粗化等。

要改善接头的性能，除了尽量减少热作用、焊后进行消除应力热处理外，主要的措施是控制杂质含量和通过合金化对焊缝进行变质处理，并根据不同铜合金接头的不同要求来选用。

铜的焊接性ppt课件.ppt

认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“ 精准扶贫”项目
普通黄铜用途：
H80和H90用作镀层及装饰品，奖章等； H68和H70适用于冷冲压制造形状复杂的零件，
如弹壳、波纹管等； H59和H6用于制作要求导电、耐蚀有适当强度的
纯铜
黄铜
分类 --
常用牌号举例
--
特征
青铜白铜
--
--
认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“ 精准扶贫”项目
类别纯铜黄铜
青铜
主要合金元素
无
锌
除锌和镍以外的元素
分类
常用牌号举例
特征
--
--
良好的导热性、导电性、耐蚀性、塑性
黄铜 H68/H96 耐蚀性好，加工性能好，导电性能比纯铜差，力
特殊黄铜 HPb59-1 学性能比纯铜好
锡青铜 QSn4-3 铝青铜 QAl9-2 硅青铜等 QSi3-1
良好的耐磨性、力学性能、铸造性能、耐蚀性能。
白铜镍
--
-- 耐蚀性好，力学性能好
认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“ 精准扶贫”项目
铜与其中的杂质可形成多种低熔点共晶引起热裂纹。
铜及铜合金的线胀系数和收缩率比较大，而且导热性强，焊接时会产生较大的焊接应力。
纯铜焊接时，焊缝为单相组织，且由于铜的导热性强，焊缝易生成粗大的柱状晶。
这，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“ 精准扶贫”项目

铜及铜合金的焊接

铜及铜合金的焊接，从焊接详解，焊接工艺以及钢和铜、铜合金的焊接等讲述摘要:目前对铜及铜合金焊接性的系统研究很少,经过长期对铜及铜合金的焊接性研究以及查阅有关资料,简要介绍了铜及铜合金的分类、性质;分析了铜及铜合金的焊接性、钢与铜及铜合金的焊接性以及在焊接过程中易出缺陷(气孔、裂纹)的原因和解决措施;探讨了铜及铜合金、钢与铜及铜合金的焊接工艺。

实践证明:焊接方法和工艺选择得当,焊接材料选择合理,在焊接过程中易出现的缺陷是完全可以避免的。

关键词:铜;铜合金;焊接性;工艺文献标识码: B长期以来,铜及铜合金的焊接主要是应用钎焊、气焊、电弧焊、惰性气体保护焊、埋弧焊、扩散焊等方法。

近年来,随着焊接技术的发展,又采用了电子束、激光、等离子弧等高能量热源进行焊接,取得了很好的效果。

本文就铜及铜合金的焊接性、焊接过程中易出现的问题及解决措施进行了叙述。

1.铜及铜合金的种类及性质1.1铜为面心立方晶格,具有较多的形变滑移系,室温、高温变形能力很好,退火状态的铜,不经中间退火可压缩85%～ 95%而不产生裂纹。

但纯铜在500～600℃呈现“中温脆性”。

在焊接过程中,易在此温度区间发生裂纹。

据研究,“中温脆性”和杂质的性质、含量、分布、固溶度等有关。

铜可分为无氧铜和含有少量氧的纯铜。

纯铜的导电性能好,常用于导电材料,但是存在Cu2O-Cu的低熔点共晶物,焊接时易出现裂纹。

无氧铜又可分为用P、Mn脱氧的脱氧铜和无氧铜,由于其焊接性好,常用于焊接结构。

1.2铜合金铜合金分为黄铜、青铜、白铜三大类。

1.2.1黄铜黄铜是Cu-Zn合金,根据Zn的含量不同又可分为很多种,为了改变黄铜的性能,也可以加入其它元素,如Al、Ni、Mn等。

从而形成了铝黄铜、镍黄铜、锰黄铜等。

由Cu-Zn二元系相图可知,黄铜固态下有T、U、V、W、X、Z六个相,其中T相是以铜为基的固溶体,其晶格常数随Zn含量的增加而增大。

Zn在铜中的溶解度与一般合金相反,随温度降低而增加,在456℃时固溶度达最大值后, Zn在铜中溶解度随温度的降低而减少。

铜合金的搅拌摩擦焊

一铜及铜合金的性能
纯铜具有很高的导电性和热导率，优良的可塑性，在冷，热状态下可加工成和种规格的铜板.铜棒.铜管。

在低温下纯铜仍然能保持很好的塑性。

但在400---700度的高温下，纯铜的强度和塑性显著下降，因此在热加工时引起足够的重视。

纯铜的熔点1083度，密度为20度8.94Kg/m，导热率393.3w/m.k，电阻率20度0.0168m
二材料的焊接性
由于铜及铜合金具有独特的物理.化学性能。

他们的焊接性能即不同于钢材.也不同于铝材
1.纯铜的导热率高，常温下纯铜的导热率比碳钢约大8倍，要把纯铜焊的个局部加热到融化的温度是有些困难的，因此在焊接时要采用能量集中的的热源，否则大热量的热源被焊件导失掉，使焊件破口达不到融化温度，所以纯铜焊接时对焊件应时行预热
2.铜及铜合金焊接时易出现裂纹。

裂纹的位置多数在焊缝上，也有时出现在熔合线附近。

3.铜及铜合金的焊缝中常出现气孔，纯铜焊缝中的气孔主要是由氢引起的，当纯铜中含有一定的氧或在纯铜中溶解有CO气体时，也可能由水及由一氧化碳反应生成的CO2气体引起气孔。

三搅拌摩擦焊焊接铜合金技术特点：
1、常温常态下进行焊接，不需要填料、不需要真空、不需要气体保护；
2、工作环境怡人，焊接过程无噪音、无弧光、无辐射；
3、成品率高，数控操作，不依赖于人工的熟练程度；
4、效率高，在材料不变、参数正确的情况下，成品率100%。

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。

铜及铜合金的焊接性

铜及铜合金的焊接性。

⑴焊缝成形能力差由于铜和大多数铜合金的热导率比碳钢大7～11倍，焊接时散热严重，焊接区难于达到熔化温度。

铜在熔化温度时的表面张力比铁小1/3，流动性比钢大1～1.5倍，表面成形能力差，焊接时母材难熔合，容易产生未焊透缺陷。

因此应采用大能量、高能束的焊接方法，并采取焊前预热，焊件反面安放垫板等工艺措施。

⑵焊缝及热影响区热裂倾向大原因由以下几点：1）铜及铜合金的线膨胀系数几乎要比低碳钢大50%以上，因此焊接时产生较大的应力。

2）熔池结晶过程中，铜能与其它杂质生成熔点为270℃的Cu+Bi、326℃的Cu+Pb、1064℃的Cu2O+Cu、1067℃的Cu+Cu2S等多种低熔点共晶，充满在晶界形成薄弱面。

3）凝固金属中的过饱和氢向金属的微间隙中扩散造成很大的压力。

防止热裂纹的措施是控制铜中铅、铋的含量；在焊丝中加入Si、Mn、P等元素进行脱氧；采用能获得双相组织（α+β）的焊丝（HS224硅黄铜焊丝）。

⑶气孔倾向严重铜及铜合金焊接时极易形成气孔，原因如下：1）铜在液态能溶解较多的氢，熔池凝固过程中氢的溶解度大大下降，过剩的氢未及时析出，便形成气孔。

2）熔池中的氢会和氧化亚铜（Cu2O）产生下述反应Cu2O+H2=2Cu+H2O↑反应生成的水蒸气（Cu2O）不溶于铜液中，熔池结晶时未及时逸出。

防止产生气孔的措施是减少氢、氧的来源；用预热来延长熔池存在时间，使气体易于析出；采用含铝、钛等强脱氧剂的焊丝。

⑷接头性能下降纯铜手弧焊或埋弧焊时接头的伸长率仅为母材的20%～50%，同时导电性和耐蚀性均下降。

改善的措施是控制杂质含量和通过合金元素对焊缝进行变质处理。

综上所述，铜及铜合金焊接性不良的重要原因是由于焊接过程中铜的氧化。

各种材料的焊接性能

金属材料的焊接性能（1）焊接性能良好的钢材主要有：低碳钢（含碳量<0.25）；低合金钢（合金元素含量1～3、含碳量<0.20）；不锈钢（合金元素含量>3、含碳量<0.18）。

（2）焊接性能一般的钢材主要有：中碳钢（合金元素含量<1、含碳量0.25～0.35）；低合金钢（合金元素含量<3、含碳量<0.30）；不锈钢（合金元素含量13～25、含碳量￡0.18）（3）焊接性能较差的钢材主要有：中碳钢（合金元素含量<1、含碳量0.35～0.45）；低合金钢（合金元素含量1～3、含碳量0.30～0.40）；不锈钢（合金元素含量13、含碳量0.20）。

（4）焊接性能不好的钢材主要有：中、高碳钢（合金元素含量<1、含碳量>0.45）；低合金钢（合金元素含量1～3、含碳量>0.40）；不锈钢（合金元素含量13、含碳量0.30～0.40）。

焊条和焊丝选择的基本要点如下：同类钢材焊接时选择焊条主要考虑以下几类因素：考虑工件的物理、机械性能和化学成分；考虑工件的工作条件和使用性能；考虑工件几何形状的复杂程度、刚度大小、焊接坡口的制备情况和焊接部位所处的位置等；考虑焊接设备情况；考虑改善焊接工艺和环保；考虑成本。

异种钢材和复合钢板选择焊条主要考虑以下几类焊接情况：一般碳钢和低合金钢间的焊接；低合金钢和奥氏体不锈钢之间的焊接；不锈钢复合钢板的焊接。

焊条和焊丝的选择参数查阅机械设计手册中焊条和焊丝等章节和焊条分类及型号（GB 980-76）、焊条的性能和用途（GB 980～984-76）等有关国家标准。

###15CrMoR的换热器的热处理工艺***当板厚超过筒体内径的3％时，卷板后壳体须整体热处理。

***15CrMoR焊接性能良好。

手工焊用E5515-B2（热307）焊条，焊前预热至200-250℃（小口径薄壁管可不预热），焊后650-700℃回火处理。

自动焊丝用H13CrMoA和焊剂250等。

铜及铜合金的焊接

导热系数Ｗ／）（ｍｋ线膨胀系数
的倾向比低碳钢严重的多。铜中气孑主要是溶解性气体氢直接引起的Ｌ扩散性气孔和氧化还原反应引起的反应气孑，由于铜自身的性质使其Ｌ产生气孑的倾向大为加剧，成为铜及其焊接的主要困难。在平衡状态Ｌ下，其氢的过饱和比钢焊缝大好几倍，在凝固结晶时形成氢气孔倾向大；熔池中的ＣｕＯ与氢或ＣＯ反应生成的水蒸气或ＣＯ不溶于铜而促使反应性气孑的出现。Ｌ３铜及铜合金焊接的常用焊接方法．
３１弧焊．埋
埋弧焊的特点是电弧热效率高，对熔池的保护效果好，焊丝的熔化系数大，又能采用大电流。因此它具有熔深大，生产率高，变形小等明显优点日焊接铜及铜合金时，０ｍ厚度下工件在不预热不开坡口的工艺。２ｒａ下就可获得优质接头，使焊接工艺大为简化。弧焊由于焊接热输入较埋大，化金属多，熔焊接热场较大，防止液体铜的流失和获得理想的反为面成形，无论单面焊还是双面焊，反面均采用各种形式的垫板。垫板与铜板的接触面要吻合很好，需要专门机械加工。为了保持焊剂垫层有一定透气性，以利于焊缝中气体的析出，又不对反面成形造成很大的压力使焊缝底部向下凹，还要选择颗粒度稍大的焊剂作为垫剂层，而且焊剂层应有一定的厚度，般不小于３ｍｍ。一０
４ —５
科技信息
高校理科研究
铜及铜合金硇焊接
邢台职业技术学院机电系吕会敏马雪芳胡芸
［摘要］本文简要介绍了常用铜及铜合金的分类、焊接性，总结了焊接铜及铜合金常用的焊接方法。［关键词］铜合金焊接性焊接方法

铜合金焊缝的缺陷和射线检测

铜合金焊缝的缺陷和射线检测在小空气分离设备中，常采用铜或铜合金材料制造容器的设备。

由于铜或铜合金其本身的化学成分、热物理特性和物理化学特性与低碳钢不同，因此铜和铜合金焊接性能和焊接加工中内外质量存在较大差异。

1 存在问题及原因1．焊缝成形差熔化焊接铜和铜合金时易产生母材难于溶合，坡口焊不透和表面成形差的外观。

缺陷。

在射线检测底片上反映为焊缝黑度变化大，表面缺陷易于内部缺陷混淆。

原因与铜的热物理性能有关。

从表1可见，铜和铜合金的热导率比普通碳钢大7~11倍，焊接时大量的热从母材散失，加热范围扩大。

母材厚度越大，散热越严重。

尽管铜的比热容略小于铁，焊接区难于达到溶化温度。

铜在溶化温2．焊缝易产生裂缝铜能与其中的杂质分别生成溶点为270℃的Cu+Bi、溶点为326℃为Cu+Pb、熔点为1064℃的Cu20+Cu、溶点为1069℃的Cu+Cu2S等多种低溶点共晶。

它们在结晶过程中分布在枝晶间或晶界处，使铜和铜合金具有明显的热脆性。

表现为：(1)铜的氧化虽然铜并不是很容易氧化的金属，但在液态时，铜要发生一定氧化，生成氧化亚铜(Cu20)与铜形成低熔点共晶体，分布在晶界上，使塑性降低，易产生裂缝。

(2)合金元素的蒸发和烧损铜合金中的合金元素(锌、锡、铅、铝及锰等)比铜更容易氧化、蒸发和烧损，使合金成分发生变化引起焊缝性能下降，易产生裂缝。

同时，由于铜和铜合金的膨胀系数和收缩率较大，产生较大的收缩应力，焊接变形大，导致产生裂缝。

另外，铜在高温时的低强度和低塑性，过饱和的聚集析出等作用，也是形成裂缝的因素。

在射线检测的底片上表现为：纵缝易在两端出现明显的黑线影象，环缝中裂缝影象出现在溶合线的几率较多。

3．易产生气孔溶化焊接铜及铜合金时，气孔出现的倾向比低碳钢要严重。

其原因：(1)在液态时，大量氢气溶解在铜中，而在凝固和冷却过程中，溶解度大大减小。

当焊缝金属冷却较快时，过剩的氢气来不及逸出，在焊缝及熔合区集聚而引成气孔。

铜及铜合金的分类和性能

铜及铜合金的分类和性能一、分类铜及铜合金可以根据其成分、性质和用途进行分类。

1. 根据成分分类根据成分的不同，铜及铜合金可以分为以下几类：- 纯铜：成分纯度达到99.9%以上，没有其他元素的杂质；- 铜基合金：除含有铜外，还含有其他元素，如锌、镍、锡等；- 铜镍合金：由铜和镍组成，成分比例可以根据需要进行调整；- 铜铝合金：由铜和铝组成，具有较高的强度和耐腐蚀性能；- 铜锌合金：也称为黄铜，主要由铜和锌组成，具有良好的加工性能和耐腐蚀性能。

2. 根据性质分类根据性质的不同，铜及铜合金可以分为以下几类：- 软铜：具有良好的塑性和延展性，适合冷加工和热加工；- 硬铜：具有较高的强度和硬度，适合制作耐磨件和机械零件；- 弹性铜：具有优异的弹性和回弹性能，适用于制造弹簧和弹簧元件。

二、性能铜及铜合金具有以下一些性能特点：1. 导电性：铜是良好的导电材料之一，具有优异的电导率，广泛用于电器、电子和通信行业；2. 导热性：铜具有很高的导热性，可以快速将热量传递出去，适用于散热器和导热元件；3. 抗腐蚀性：铜具有较好的耐腐蚀性，特别是黄铜，适用于制作阀门和管道等耐腐蚀设备；4. 加工性：铜具有良好的塑性和可加工性，可以通过铸造、锻造、压延等方法制作成各种形状的零件；5. 可焊性：铜易于焊接，可以与其他材料进行良好的连接。

以上是对铜及铜合金的分类和性能的简要介绍。

铜及其合金因其多种优良特性，广泛应用于工业和日常生活中。

参考文献：- 李旭东. 材料科学基础（修订版）. 清华大学出版社, 2011.- 高建明, 王然, 徐立康. 金属材料科学与工程. 机械工业出版社, 2019.。