铜及铜合金的焊接

1、铜及铜合金的焊接铜及铜合金的焊接铜及铜合金的焊接铜及铜合金的焊接1 概述2 铜的生产3 铜的性质与用途4 铜合金的主要合金元素及其影响5 铜材的种类及其特性6 焊接工艺条件要点7 焊接质量的相关问题及对策8 铜及铜合金的钎焊1 1 概概 述述 铜是人类发现和使用最早的金属之一。铜是人类发现和使用最早的金属之一。 我国于公元前二千年就已大量生产、使用青铜。我国于公元前二千年就已大量生产、使用青铜。 十八、十九世纪，欧洲是铜的主要供给地。十八、十九世纪，欧洲是铜的主要供给地。 十九世纪末，美国开始开采大铜矿，炼铜工业逐十九世纪末，美国开始开采大铜矿，炼铜工业逐渐发展。渐发展。 二十世纪，前苏联、智

2、利、加拿大和非洲兴起了二十世纪，前苏联、智利、加拿大和非洲兴起了炼铜工业。炼铜工业。 随着焊接技术的发展，铜在工业及人们生活中的随着焊接技术的发展，铜在工业及人们生活中的应用日益广泛。应用日益广泛。 2 2 铜铜 的的 生生 产产 炼铜的基本过程：炼铜的基本过程： 反射炉熔炼反射炉熔炼转炉吹炼转炉吹炼火法精炼火法精炼电解精炼电解精炼铜精矿石英石（提炼金、银、硒、碲）焙 烧反射炉造锍熔炼冰 铜 (2040%Cu)转炉吹炼转炉渣粗 铜 (9899%Cu)火法精炼精 铜 (99.399.6%Cu)电解精铜电 铜 （99.99%Cu)空 气烟气（含SO2）制 H2SO4废 渣空 气SO2烟气阳极泥火法

3、炼铜（反射炉熔炼）的一般流程3 铜的性质与用途 3.1 铜的性质铜的性质 （1）熔点：）熔点：1083，沸点：，沸点：2310 ； （2）比重：）比重：8.89g/cm3； （3）导电性好，为钢的）导电性好，为钢的6倍，仅次于银；倍，仅次于银； （4）导热性好，为钢的）导热性好，为钢的8倍，为银的倍，为银的73%； （5）热膨胀系数大，为钢的）热膨胀系数大，为钢的1.4倍；倍； 3.2 3.2 铜铜 的的 用用 途途 铜的用途广泛：铜的用途广泛： 导线、器皿、光学仪器、换热器、粉末导线、器皿、光学仪器、换热器、粉末冶金、防腐油漆、杀虫剂、除草剂、化冶金、防腐油漆、杀虫剂、除草剂、化工、染料、玻

4、璃工业、机电工业、家用工、染料、玻璃工业、机电工业、家用电器等。电器等。 制造一部制造一部3千瓦的发电机约需千瓦的发电机约需580公公斤铜，斤铜，100公里的公里的150mm2输电线约需输电线约需400吨铜！吨铜！4 4 铜合金的主要合金元素及其影响铜合金的主要合金元素及其影响 合金元素的影响：合金元素的影响：强度、化学稳定性、变形性能、强度、化学稳定性、变形性能、焊接性等。焊接性等。 Zn：使焊接性变差，蒸气有毒。：使焊接性变差，蒸气有毒。 Sn：10%以下对弧焊之性能基本无影响。以下对弧焊之性能基本无影响。 Si：有脱氧作用并有利于焊接性。：有脱氧作用并有利于焊接性。 Fe、Mn ：一般含

5、量较低，不影响焊接性。含：一般含量较低，不影响焊接性。含 Mn（2 %）的青铜焊接性得到改善。）的青铜焊接性得到改善。 铜材的种类及其特性铜材的种类及其特性 5.1 铜材的种类及其符号表示铜材的种类及其符号表示 德国标准的表示符号德国标准的表示符号 纯铜纯铜：SFCu SF、SE、SW：无氧脱氧铜无氧脱氧铜 铜合金铜合金：以其化学成分表示：以其化学成分表示 例如：例如：Ni10Fe1MnH 40 (布氏硬度40HB）F 20 （b 200N/mm2) 中国的表示符号中国的表示符号 纯铜：纯铜：T1T4，即一号铜至四号铜，纯度依次降低。，即一号铜至四号铜，纯度依次降低。 无氧铜：无氧铜：TU后加

6、后加1、2数字或脱氧元素组成，如：数字或脱氧元素组成，如：TU1、TU2、TUP、TUMn。 共分为四大类共分为四大类： 紫铜：纯铜紫铜：纯铜 黄铜：黄铜：H62、H59 青铜：青铜：QAI9-2、QBe2.5、QSnP10-1 白铜：白铜：B10、B305.2 5.2 铜铜 材材 的的 特特 性性5.2.1 纯铜纯铜（1）韧铜韧铜 含有少量的氧（含有少量的氧（0.010.07%，以氧化物的，以氧化物的形式存在），导电性好，但易产生焊接裂纹。形式存在），导电性好，但易产生焊接裂纹。（2）无氧脱氧铜无氧脱氧铜 用用P、Si等脱氧，含氧量极少（等脱氧，含氧量极少（0.008%以以下），焊接性好。下

7、），焊接性好。5.2.2 铜 合 金（1） CuAI系系：一般：一般AI为为711%；（2） CuNi系系：含：含Ni量低于量低于50%，常用者为，常用者为1030% Ni；（3） CuZn系系：常用者为：常用者为H62等。等。（4） CuMn系系：常用者为：常用者为Cu-Mn2 Cu-Mn5（DIN1766）。熔点、热膨胀系数均低，焊接性）。熔点、热膨胀系数均低，焊接性好。好。（5） CuSi系系：导热系数小，焊接性好导热系数小，焊接性好。6 焊接工艺条件要点 6.1 焊接前清理：坡口面、接缝两侧焊接前清理：坡口面、接缝两侧50mm； 6.2 工艺条件的一般要求工艺条件的一般要求 （1）采用

8、大电流；采用大电流； （2）合理设计坡口形式；）合理设计坡口形式； （3）重视焊接顺序；）重视焊接顺序； （4）推荐：薄板）推荐：薄板TIG焊，厚板埋弧焊；焊，厚板埋弧焊； （5）气体保护焊采用）气体保护焊采用Ar或或(Ar+He)混合气体。混合气体。 6.3 电源极性及工艺参数电源极性及工艺参数 （1）TIG焊一般采用直流正接，焊一般采用直流正接，AI、Be青铜用直流反接或交流；青铜用直流反接或交流； （2）MIG焊采用直流反接；焊采用直流反接； （3）相关资料的工艺参数仅作参考。）相关资料的工艺参数仅作参考。 7 焊接质量的相关问题及对策7.1 纯铜纯铜 问题：热裂纹、氢蚀裂纹、气孔。问题

9、：热裂纹、氢蚀裂纹、气孔。 对策：（对策：（1）用有脱氧剂的焊丝（）用有脱氧剂的焊丝（Mn、Si、Ti)； （2）高温预热；）高温预热； （3） 焊后缓冷；焊后缓冷； （4）磁力搅拌熔池。）磁力搅拌熔池。7.2 铜合金铜合金 问题：易产生裂纹，原因：问题：易产生裂纹，原因：（1）凝固温度区间宽）凝固温度区间宽； （2）晶界低熔点杂质）晶界低熔点杂质。 对策：对策：Cu-AI系合金系合金焊材含焊材含Ni、Fe、Mn，抑制脆化相析出；，抑制脆化相析出； Cu-Ni系合金系合金尽量避免热输入过大。尽量避免热输入过大。 7.3 7.3 焊接施工中的注意事项焊接施工中的注意事项（1）纯铜纯铜：较高的预热

10、温度，较高的预热温度，400500。 可在保护气可在保护气体中加体中加N2，亦可加，亦可加He。 TIG焊时宜采用焊时宜采用Si脱氧的焊丝，接头力学性能好；脱氧的焊丝，接头力学性能好； 电子束焊时易产生气孔、咬边等，重熔即好。电子束焊时易产生气孔、咬边等，重熔即好。（2）铜合金铜合金：预热温度不很高：预热温度不很高：100 200。 埋弧焊时要注意焊剂与焊丝的匹配。埋弧焊时要注意焊剂与焊丝的匹配。（3）Cu-Zn系合金：防系合金：防Zn蒸气危害蒸气危害提高焊速。提高焊速。（4）Cu及及Cu合金防止气孔的措施：合金防止气孔的措施： 预热预热/缓冷；缓冷； 选用含有选用含有AI、Ti等强氧化剂的焊

11、丝；等强氧化剂的焊丝； 仔细清除氧化膜。仔细清除氧化膜。（5）焊接材料）焊接材料 焊丝焊丝 国家标准 GB 9460-88铜及铜合金焊丝对铜及铜合金用焊丝和填充丝作了规定。类类 别别名名 称称型型 号号铜铜紫紫 铜铜 丝丝HSCu黄黄 铜铜1 号号 黄黄 铜铜 丝丝HSCuZn12 号号 黄黄 铜铜 丝丝HSCuZn23 号号 黄黄 铜铜 丝丝HSCuZn34 号号 黄黄 铜铜 丝丝HSCuZn4白白 铜铜锌锌 白白 铜铜 丝丝HSCuZnNi白白 铜铜 丝丝HSCuNi青青 铜铜硅硅 青青 铜铜 丝丝HSCuSi锡锡 青青 铜铜 丝丝HSCuSn铝铝 青青 铜铜 丝丝HSCuAI镍镍 铝铝 青青 铜铜 丝丝HSCuAINi 焊条焊条 T237：Cu及及Cu合金、合金、 Cu与钢、铸铁与钢、铸铁补焊等。补焊等。（6）防止变形的措施防止变形的措施 采用合理的焊接顺序；采用合理的焊接顺序； 焊前预热；焊前预热； 焊后锤击，消除应力。焊后锤击，消除应力。（7）防止未熔合防止未熔合/未焊透的措施未焊透的措施 采用能量集中的热源；采用能量集中的热源； 采用大功率；采用大功率； 焊前预热。焊前预热。8 8 铜铜 及及 铜铜 合合 金金 的的 钎钎 焊焊 （1）火焰钎焊）火焰钎焊 气体：氧气体：氧丙烷，钎剂：液体钎剂丙烷，钎剂：液体钎剂 设备：多工位自动钎