铜合金与钢焊接工艺的要点分析

ＡＡ 面 —封
图 １
３ １ 焊 接应 力 引起 的 变形 和裂 纹 ．
焊 接 时 的 局 部 加 热 会 在 焊 件 上 产 生 不 均
２ 铜合金 与钢 的焊 接 性能 分析
匀的温度场 ， 使材料产生不均匀 的膨胀 。处于
高温 区域 的材料 在 加热 过程 中的膨胀 量最 大 ， （ 下转第 ３ ６页 ）
轴 承技术
２１ ０ ０年第 ４Hale Waihona Puke Baidu
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铜 合 金 与 钢 焊 接 工 艺 的 要 点 分 析
（ 工模 具公 司） 张庆丰 薛 冰 吕军庆 张彩娟
摘 要 ： 过对 铜合 金 与钢 的焊 接性 能及 焊接 后 产生 变 形 、 纹 的分 析研 究 ， 定 出合理 的工 通 裂 制
ｃ ｕ与 Ｆ ｅ的原子 半径 、 阵类 型 、 点 晶格 常数 及外 层 电子数 都 比较 接 近 ， 对铜 合 金 与钢 之 这
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３ ６・
轴承 技术
２１ ００年第 ４期
４ 结论 作 为清 洁 型 能源 风 力发 电每 年 都 在增 长。 今后估计海上风力发电机设立的台数会进一步 增加， 同时推进高 输 出功率 和大 型化 ， 能够 适应 更 加苛刻的 自然环境而且 可靠性 高的产 品。 就 轴承来 说 ， 也不 能 只 是沿 袭 以前 的标 准
图 ２ 延焊 缝方 向的应 力 Ｆ ｌ及 垂 直焊 缝方 向应 力 Ｆ ２ ３ ２ 铜合金 与钢 自身焊接 性 能 易 出现裂 纹 ．
图 ３ 接 头型式
在焊接 过程 中 ， 一侧 熔 合 区易 产 生 气 孔 铜 和母 材 晶粒 长 大 ， 有 较 大 的裂 纹 倾 向 ， 一 具 钢
的分析技术 和研究 ， 追求 专业 的设计 。 Ｎ Ｎ应 该 为 防 止地 球 变 暖方 法 之 一 的 新 Ｔ 能源风力 发 电的发展 做 出贡献， 发可靠 性 开 高、 耐久 性好 的产 品并 稳定 的供 给产品 。 译 自 Ｎ Ｎ技术 评论 Ｎ ．７ ２０ ） Ｔ ｏ７ （０９ 翻译 ： 张
的主要 原 因 。
３ 焊缝 中 的 铁 元 素 对 热 裂 纹 倾 向 的 影 响 ） 比较大 。据 有关 资料介 绍 ， 当铁 含 量在 １％ 一 ０ ４％时 ， ３ 焊缝 具 有最 好 的抗裂 性 能 。因此 ， 制 控
焊缝 的熔合 比是 相 当重 要 的环节 。
３ 焊 接后 针对 变 形和 出现 裂纹 的分 析研 究
定 量 的 杂 质 ， 氧 、 、 等 。在 焊 接 过 程 中 ， 如 硫 磷 这 些 杂质 元 素 易 形 成 各 种 低 熔 点 的 共 晶体 和 脆 性化 合 物而 存 于 焊 缝 晶界 处 ， 重 削弱 了金 严
属 在高 温 时 的晶 间 结 合力 ， 焊 缝 产生 热 裂 纹 是
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设计 ， 而要基于适合于各个风力发 电机的详细
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校对 ： 武俊生 接前需清理， 以去除氧化膜、 油脂及湿气等 ， 清 理后的工件和焊丝需保持清洁 ， 并在限定的时
制铜 合金 与钢 焊 接 过程 中 热影 响 区 晶粒 长 大 、 降低 铜合 金焊 接 接 头 的 热应 力 及 热 裂 纹 倾 向、 控制并 减 少 磁 极 两 端 面 焊 接 变 形 量 成 为 急 待
解 决 的问题 。
Ａ广
合金 与 钢的强 度 及 气 密 性 ， 是 焊 接工 艺 中重 这 点要解 决 的 问 题 。 由 于 铜 合 金 与 钢 中含 有一
间 内焊接 。 ４ 采用 合理 的接 头 型式 （ 图 ３ ， ） 见 ） 减少 焊 接 内应 力 ， 高 焊 接 牢 固性 ， 善 接 头 的工 艺 提 改 性 能 和抗 裂性 能。
（ 上接第 １ ） ３页 但受到周 围温度较低 、 膨胀量较 小 的材料 的限制 而不能 自由地进行 。于是 焊件中产生 内应力 ， 使 高温 区的材料受到挤压 ， 而产 生局部压缩塑性 进 应变 。在冷却过程 中压缩 塑性应变 的材料 ， 由于 不能 自由收缩而受拉伸 ， 于是焊 件 中又 出现 了一 个与焊接加热 的方 向大致 相反 的内应力场 ， 而 从 引起焊件 的收缩变形 （ 图 ２ 。 见 ）
盘 ， 盘 的基 体 为 ２ 磁 ０钢并 由铜 合金 焊接 填充 而 成， 通人 电流产 生 磁 场 ， 到 固定 工 件 的 目的。 达 钢 合金 与钢 因为 导 热 性 能 、 点 及 线 膨 胀 系数 熔
１ 焊 接 后 易 产 生 冷 裂 纹 ； 一 ， 合 金 与 ） 其 铜 钢 的物 理 性 能 不 同 ， 点 及 线 膨 胀 系 数 差 异 熔 大 。铜合 金 的线 膨 胀 系数 大 ， 焊 接 过 程 中 会 在 产生 较 大 的焊 接应 力 。其 二 ， 合 金 的 导 热 系 铜 数是 钢 的 ８倍 多 ， 池 的冷 却 速 度 比钢要 快 得 熔 多 ， 成 焊接 件 收缩 ， 响产 品尺寸 精度 。 造 影
艺措施 ， 以保证 铜合 金 与钢 的焊 接质 量 。 关键 词 ： 纹 ； 形 ； 裂 变 接头 形式 ； 前处 理 焊
１ 前 言
间的焊 接 比较 有 利 。但 是 ， 合 金 与 钢 的熔 化 铜
焊 接还 有一 定 的难 度 ， 要体 现在 以下 几 个 方 主
面：
图 １ 电磁无 心夹 具 中 的某 一 部件— — 磁 为
２ 在 焊缝 或 近缝 区易 产 生 热裂 纹 ， 响铜 ） 影
差异大 ， 采用传统 的焊接工艺引起 焊后 残余应 力较 大 、 热裂倾 向 大 、 致 热裂 纹 的产 生 ， 易 导 还 产 生气 孔 、 渣 、 夹 飞溅 等 缺 陷 。 这 些 问题 大 大 限制 了铜 合金 与钢 焊 接 的应 用 范 围 。 因此 ， 抑