铜铝焊接技术讲解

铜铝焊接技术讲解

铜具有优良导电性、导热性、耐腐蚀性、延展性及一定强度等特性。电气、电子、化工、食品、动力、交通及航空航天工业中得到广泛应用。纯铜（紫铜）中添加10余种合金元素，形成固溶体各类铜合金，如加锌为黄铜；加镍为白铜；加硅为硅青铜；加铝为铝青铜等等。

一、铜焊接工艺难点四要素

铜及铜合金可用钎焊、电阻焊等工艺方法实现连接，工业发达今天、熔焊已占据主导地位。用焊条电弧焊、TIG焊、MIG焊等工艺方法容易实现铜及铜合金焊接。影响铜及铜合金焊接性工艺难点主要有四项元素：

一是高导热率影响。铜热导热率比碳钢大7-11倍，当采用工艺参数与焊接同厚度碳钢差不多时，则铜材很难熔化，填充金属和母材也不能很好地熔合；

二是焊接接头热裂倾向大。焊接时，熔池内铜与其中杂质形成低熔点共晶物，使铜及铜合金具有明显热脆性，产生热裂纹；

三是产生气孔缺陷比碳钢严重得多，与要是氢气孔；

四焊接接头性能变化。晶粒粗化，塑性下降，耐蚀性下降等。

二、铜焊接用料

1.焊接用氩气纯度≥99.99%，露点≤-50℃，并应符合GB/T4842或GB10624规定。当瓶装氩气压力≤0.5Mpa时不宜使用。当预热不方便或要求熔深较大时可用70%Ar+30%N2混合气体。氮和氦作保护气体氩气时熔深2——3倍，但氮气也容易气孔增多倾向。

2.手工钨极氩弧焊电极采用铈钨电极。电极直径应根据焊接电流大小来选择（使用时一般比焊接电流所要求规格大一号钨极）。

3.焊剂主要作用是去除氧化膜和其它一些杂质，防止熔池金属氧化和其它气体侵入熔池，并改善液体金属流动性。使用时可用无水酒精调成糊状或直接将焊剂粉放在坡口和两侧或用焊丝醮焊剂再焊接。气体保护焊时也可以使用焊剂以增强对熔池保护作用。

4.对比较重要结构，为了消除氧不良影响，必须选用含有铝、钛等强脱氧剂焊丝；为了防止合金元素焊接过程中氧化和蒸发：焊接黄铜（防止锌氧化和蒸发）时

可选用含硅焊丝并快速焊以减少高温停留时间，焊锡青铜（防止锡氧化和蒸发）时可采用含硅、磷等脱氧剂焊丝并用硼砂和硼酸作熔剂，焊接铝青铜（防止铝氧化和蒸发）可采用氯化盐和氟化盐组成熔剂。

三、常用铜材料焊接方法

1、紫铜焊接

焊接紫铜方法有气焊、手工碳弧焊、手工电弧焊和手工氩弧焊等方法，大型结构也可采用自动焊。

（1）紫铜气焊。焊接紫铜最常用对接接头，搭接接头和丁字接头尽量少采用。气焊可采用两种焊丝，一种含有脱氧元素焊丝，如丝201、202；另一种一般紫铜丝和母材切条，采用气剂301作助熔剂。气焊紫铜时应采用中性焰。

（2）紫铜手工电弧焊缘。焊件厚度大于4毫米时，焊前必须预热，预热温度一般400-500℃左右。用铜107焊条焊接，电源应采用直流反接。焊接时应当用短弧，焊条不宜作横向摆动。焊条作往复直线运动，可以改善焊缝成形。长焊缝应采用逐步退焊法。焊接速度应尽量快些。多层焊时，必须彻底清除层间熔渣。焊接应在通风良好场所进行，以防止铜中毒现象。焊后应用平头锤敲击焊缝，消除应力和改善焊缝质量。

（3）紫铜手工氩弧焊。紫铜手工氩弧焊时，采用焊丝有丝201（特制紫铜焊丝）和丝202，也采用紫铜丝，如T2。焊前应对工件焊接边缘和焊丝表面氧化膜、油等脏物都必须清理干净，避免产生气孔、夹渣等缺陷。清理方法有机械清理法和化学清理法。对接接头板厚小于3毫米时，不开坡口；板厚为3——10毫米时，开V型坡口，坡口角度为60-70o；板厚大于10毫米时，开X型坡口，坡口角度为60-70o；为避免未焊透，一般不留钝边。根据板厚和坡口尺寸，对接接头装配间隙0.5——1.5毫米范围内选取。紫铜手工氩弧焊，通常是采用直流正接，即钨极接负极。为了消除气孔，保证焊缝根部可靠熔合和焊透，必须提高焊接速度，减少氩气消耗量，并预热焊件。板厚小于3毫米时，预热温度为150-300℃；板厚大于3毫米时，预热温度为350-500℃。预热温度不宜过高，否则使焊接接头机械性能降低。还有紫铜碳弧焊，碳弧焊使用电极有碳精电极和石墨电极。紫铜碳弧焊所用焊丝和气焊时一样，也可用母材剪条，可用气焊紫铜助熔剂，如气剂301等。

2、黄铜焊接

黄铜焊接方法有：气焊、碳弧焊、手工电弧焊和氩弧焊。

（1）黄铜气焊。由于气焊火焰温度低，焊接时黄铜中锌蒸发比采用电焊时少，

所以在黄铜焊接中，气焊最常用方法。黄铜气焊采用焊丝有：丝221、丝222和丝224等，这些焊丝中含有硅、锡、铁等元素，能够防止和减少熔池中锌蒸发和烧损，有利于保证焊缝性能和防止气孔产生。气焊黄铜常用熔剂有固体粉末和气体熔剂两类，气体熔剂由硼酸甲脂及甲醇组成；熔剂如气剂301。

（2）黄铜手工电弧焊。焊接黄铜除了用铜227及铜237外，也可以采用自制焊条。黄铜电弧焊时，应采用直流电源正接法，焊条接负极。焊前焊件表面应作仔细清理。坡口角度一般不应小于60-70o，为改善焊缝成形，焊件要预热150-250℃。操作时应当用短弧焊接，不作横向和前后摆动，只作直线移动，焊速要高。与海水、氨气等腐蚀介质接触黄铜焊件，焊后必须退火，以消除焊接应力。

（3）黄铜手工氩弧焊。黄铜手工氩弧焊可以采用标准黄铜焊丝：丝221、丝222和丝224，也可以采用与母材相同成分材料作填充材料。焊接可以用直流正接，也可以用交流。用交流焊接时，锌蒸发比直流正接时轻。通常焊前不用预热，只有板厚相差比较大时才预热。焊接速度应尽可能快。焊件焊后应加热300-400℃进行退火处理，消除焊接应力，以防止焊件使用过程中裂缝。

（4）黄铜碳弧焊。黄铜碳弧焊时，根据母材成分选用丝221、丝222、丝224等焊丝，也可用自制黄铜焊丝施焊。焊接可以采用气剂301等作熔剂。焊接应短弧操作，以减少锌蒸发和烧损。

近年来，采用MIG方法焊接铜及铜合金施工越来越多，尤其对于厚度≥3mm 铝青铜、硅青铜和白铜最好选用MIG焊方法。厚度3——14mm或>14mm铜及铜合金几乎总要选用MIG焊，因为熔敷效率高、熔深大、焊速快（一般为TIG焊3——4倍），实现高效、优质、低成本经济效益要求。铜材施焊前均应达到预热温度要求（纯铜400——600℃，铜合金200——300℃），焊丝与母材化学充分相似，氩气纯度≥99.98%。