焊接性第8章第2次课.ppt

第8章有色金属的焊接 铜及铜合金具有优良的导电 导热性 冷 热加工性能良好 具有高的强度 抗氧化性以及抗淡水 盐水 氨水溶液和有机化学物质腐蚀的性能 在电子 电气 动力 化工等工业中应用广泛 第8章铜及其合金的焊接 铜及其合金的焊接铜及其合金的种类及性能简介铜及其合金的焊接性分析纯铜和黄铜的焊接工艺要点 难熔合及易变形热裂纹气孔焊接接头力学性能及导电性能的变化 1 铜及其合金的种类与性能 分类 按照成分 纯铜黄铜青铜白铜 1 铜及其合金的种类与性能 纯铜 特性 红铜即纯铜 又名紫铜 具有很好的导电性和导热性 仅次于银 塑性极好 易于热压和冷压力加工 应用 大量用于制造专用导电导热器材 电线 电缆 电火花 紫铜有良好的焊接性 可经冷 热塑性加工制成各种半成品和成品 有良好的耐蚀性 用于化学工业 分类 普通紫铜 T1 T2 T3 T4 无氧铜 TU1 TU2和高纯 真空无氧铜 脱氧铜 TUP TUMn 添加少量合金元素的特种铜 砷铜 碲铜 银铜 四类 1 铜及其合金的种类与性能 纯铜 1 铜及其合金的种类与性能 黄铜黄铜是由铜和锌所组成的合金 分类 普通黄铜 只是由铜 锌组成的黄铜 特殊黄铜 由二种以上的元素组成的多种合金 如由铅 锡 锰 镍 铅 铁 硅组成的铜合金 性能 黄铜有较强的耐磨性能 特殊黄铜强度高 硬度大 耐化学腐蚀性强 还有切削加工的机械性能也较突出 应用 黄铜无缝管是由黄铜所拉成的无缝铜管 质软 耐磨性能强 可用于热交换器和冷凝器 低温管路 海底运输管 制造板料 条材 棒材 管材 铸造零件等 含铜在62 68 塑性强 制造耐压设备等 1 铜及其合金的种类与性能 黄铜H62 1 铜及其合金的种类与性能 青铜它是红铜和锡 铅的合金 也是金属治铸史上最早的合金 特点 青铜具有熔点低 硬度大 可塑性强 色泽光亮等特点 非常适用于铸造各种器具 1 铜及其合金的种类与性能 白铜白铜是以镍为主要添加元素的铜及合金 呈银白色 有金属光泽 故名白铜 应用 工业用白铜 精密仪表 医疗器械 乐器制作 非工业用白铜 主要用来制作装饰工艺品 表铜及铜合金的分类 2铜及铜合金的焊接性焊接纯铜及某些铜合金时 如果采用的焊接参数与焊接低碳钢差不多 母材散热太快 就很难熔化 填充金属与母材不能很好地熔合 另外 铜及铜合金焊后变形也较严重 这与铜及铜合金的热导率 线膨胀系数和收缩率有关 表铜和铁物理性能的比较 2 铜及其合金的焊接性分析 难熔及易变形 原因 导热系数大是铁的7 11倍 线胀系数大 比铁大15 收缩率大 比铁大一倍以上 措施 采用大功率 高能量密度的焊接方法 配合不同程度的预热 不允许采用单面悬空焊 应加垫板 2 铜及其合金的焊接性分析 热裂纹 原因 与氧生成溶解于液态而不溶于固态的氧化铜 Cu2O 形成低熔点共晶物 焊接接头承受较大内应力 纯铜焊缝为单相组织 晶粒易粗大 措施 严格限制铜中杂质 氧 铋 铅 硫等 加入脱氧剂 硅 锰 磷等 选用能获得双相组织的焊材 破坏低熔点共晶薄膜的连续性 打乱柱状晶的方向 预热 缓冷等措施来减少焊接应力 减小根部间隙尺寸 加大根部焊道尺寸 防止热裂 1064 的Cu Cu2O270 的Cu Bi326 的Cu Cu2S 2 铜及其合金的焊接性分析 容易形成气孔 主要缺陷 原因 液态铜中溶解较多的氢 而凝固时其溶解度大大降低 若焊接时 焊缝冷却较快 过剩的氢气来不及逸出而形成气孔 焊接高温下 Cu2O与H生成水蒸气不溶于铜 又来不及逸出形成反应型气孔 高温区也可产生氮气孔 铜的热导率比铁大8倍以上 焊缝冷却快 措施 减少氢和氧的来源 预热延长熔池存在时间 采用含铝 钛等强脱氧剂的焊丝 由氢引起的气孔称为扩散气孔 氢在铜中的溶解度如图所示 图氢在铜中的溶解度和温度的关系 pH2 101kPa 2 铜及其合金的焊接性分析 焊接接头性能下降 原因 晶粒严重长大 合金元素烧损与杂质的渗入 引起 塑性显著降低 导电性下降 铜中任何元素的掺入都会使其导电性能下降 耐蚀性能下降 铜合金的耐蚀性是依靠锌 镍 铝 锰等元素的合金化获得的 焊接过程中烧损降低耐蚀性 3 纯铜及黄铜的焊接工艺要点 焊接方法的选择 原则 根据被焊材料的成分 厚度 结构特点及使用要求综合考虑 选择 薄板以钨极氩弧焊和气焊 变形大 为好 中厚板采用埋弧焊 熔化极氩弧焊和电子束焊较合理 厚板则推荐采用MIG和电渣焊 表铜及铜合金熔焊方法的选用 3 纯铜及黄铜的焊接工艺要点 焊接材料的选择 原则 满足一般工艺与冶金要求之外 主要控制杂质含量和提高脱氧能力 以避免热裂和气孔 选择 焊接纯铜焊丝主要加入Si Mn P 焊接黄铜主要加入 Si可抑制Zn的烧损 Al可细化焊缝组织 提高接头的塑性和耐蚀性 Fe可提高焊丝强度和耐磨性但会降低塑性 Ti可细化焊缝金属组织 提高强度 Sn可增加液体金属的流动性 改善焊丝的工艺性能 表铜及铜合金焊丝的化学成分和主要用途 2 焊剂为防止熔池金属氧化和其他气体侵入 改善液态金属的流动性 铜及其合金气焊 碳弧焊 埋弧焊 电渣焊都使用焊剂 由于熔焊中各种热源的功率及温度差异很大 不同焊接方法所用的焊剂不同 铜气焊 碳弧焊用的焊剂主要由硼酸盐 卤化物或它们的混合物组成 见表5 25 气体熔剂是含硼酸甲酯66 75 甲醇25 34 的混合液 这种混合液在1000kPa压力下沸点54 左右 焊接时能保证蒸馏分离物不变 铜及铜合金埋弧焊与电渣焊时可采用焊接低碳钢所用的焊剂 常用的牌号有HJ431 HJ260 HJ150等 2 焊剂 表铜及铜合金气焊 碳弧焊用焊剂 3 焊条焊条电弧焊用的铜焊条分为纯铜焊条 青铜焊条两类 应用较多的是青铜焊条 黄铜中的锌易蒸发 极少采用焊条电弧焊 必要时可采用青铜焊条 表铜及铜合金焊条的用途 第8章钛及其合金的焊接 钛及其合金的焊接钛及其合金的种类及性能简介钛及其合金的可焊性分析工业纯钛焊接工艺要点 焊接接头的污染焊接接头组织和性能的变化热裂纹气孔 1 钛及其合金的种类与性能简介 分类工业纯钛TA1 TA2 TA3 钛合金TA6 钛合金TB 钛合金TC纯钛特性 纯钛是银白色的金属 它具有许多优良性能 钛的密度为4 54g cm3 比钢轻43 比久负盛名的轻金属镁稍重一些 机械强度与钢相差不多 比铝大两倍 比镁大五倍 钛耐高温 熔点1942K 比黄金高近1000K 比钢高近500K 1 钛及其合金的种类与性能简介 纯钛应用 钛和钛的合金大量用于航空工业 有 空间金属 之称 另外 在造船工业 化学工业 制造机械部件 电讯器材 硬质合金等方面有着日益广泛的应用 如 现在 在宇宙火箭和导弹中 就大量用钛代替钢铁目前世界上每年用于宇宙航行的钛 已达一千吨以上 极细的钛粉 还是火箭的好燃料 用钛来制造潜艇 钛潜艇 由于钛非常结实 能承受很高的压力 这种潜艇可以在深达4500米的深海中航行 钛的耐热蚀性很好 熔点高达1725 在常温下 钛可以安然无恙地躺在各种强酸强碱的溶液中 就连最凶猛的酸 王水 也不能腐蚀它 1 钛及其合金的种类与性能简介 生产 1947年 开始冶炼钛 产量只有2吨 1955年产量激增到2万吨 1972年 年产量达到了20万吨 冶炼 非常困难 1 钛及其合金的种类与性能简介 重要的钛化合物有 二氧化钛 TiO2 四氯化钛 TiCl4 偏钛酸钡 BaTiO3 TiO2 白色颜料 TiCl4 人造烟雾剂 BaTiO3 压电性能 其晶体受压会产生电流 用高频电流通过它 则可以产生超声波 铁路工人把它放在铁轨下面 来测量火车通过时候的压力 医生用它制成脉搏记录器 用钛酸钡做的水底探测器 是锐利的水下眼睛 它不只能够看到鱼群 而且还可以看到水底下的暗礁 冰山和敌人的潜水艇等 2 钛及其合金的焊接性分析 焊接接头的污染原因 措施 常温下氧化膜致密 540 以上生成氧化膜不致密 300 以上快速吸氢 600 以上快速吸氧 700 以上快速吸氮 400 以上高温区进行保护 2 钛及其合金的焊接性分析 焊接接头组织和性能的变化 脆化 原因 措施 杂质污染接头导致脆化 焊接接头易引起晶粒粗化等相变 使塑性下降 选用合适的焊接线能量 2 钛及其合金的焊接性分析 容易形成气孔原因 措施 焊材及氩气中混有不纯的气体及杂质污染焊材 氢是焊接钛及钛合金时形成气孔的主要气体 清除杂质加强保护延长熔池存在时间 2 钛及其合金的焊接性分析 裂纹倾向大原因 措施 当焊缝中含氧 氮量较多 焊缝或热影响区性能变脆 在较大焊接应力作用下 会产生裂纹 氢致延迟裂纹会在热影响区出现 热裂纹不敏感 减少焊接接头上氢的来源真空退火处理 3 钛及钛合金的焊接工艺要点 焊前准备 焊接方法的选择焊接材料的选择 TA1 TA2 TA6及TC3等 与母材成分相同的填充金属 因热裂 焊后热处理 机械清理化学清理 TIG MIG等离子弧焊接 退火淬火 时效处理时效处理 第八章堆焊 堆焊的用途 类型及特点堆焊合金堆焊方法的特点 第八章堆焊 堆焊的用途 类型及特点 第八章堆焊 堆焊的用途 类型及特点 第八章堆焊 堆焊的用途 类型及特点定义 用焊接的方法在零件表面堆敷一层具有特定性能材料的工艺过程 目的 使零件表面获得具有耐磨 耐热 耐蚀等特定性能的熔敷金属 或是为了恢复或增加零件尺寸而进行的焊接过程 用途 堆焊类型 制造新零件修复旧零件 第八章堆焊 堆焊类型 按堆焊方法分 按堆焊合金的性能分 耐磨 耐蚀 耐热等 按堆焊材料的形状分 粉末 焊丝和焊条 按堆焊合金的种类分 氧 乙炔火焰堆焊和喷焊焊条电弧堆焊埋弧堆焊熔化极气体保护电弧堆焊钨极氩弧堆焊等离子弧堆焊和喷涂 铁基合金镍基合金钴基合金铜及铜基合金碳化钨合金 第八章堆焊 堆焊的特点 堆焊层合金成分是决定堆焊效果的主要因素尽量降低稀释率是安排堆焊工艺的重要出发点提高堆焊生产率注意堆焊