铜与钢的焊接

铜与钢的焊接

摘要：本文通过比较铜和铁的参数，简单介绍了钢与铜或铜合金的焊接方法、每一种焊接方法的优点及缺点，以及如何使用。探讨了扩散焊如何选择扩散中间材料，加入镍层的目的。

关键词：熔化焊固相压力焊渗透裂纹钨极氩弧焊金属埋弧焊奥氏体不锈钢韧窝型

在核电站、航空航天、化工、冶金、机电等领域中都能见到钢与铜或铜合金之间形成的复合焊接接头。复合焊接有如下优点：一方面钢与铜或铜合金连接能形成满足各种特殊需求的金属结构，特别是既要求具有高强度，又要求具有高导电性和导热性能的工件；另一方面，在钢上堆焊铜合金能改善工件表面的性能，如能提高耐磨耐蚀性能、增强润滑和密封能力等。

由二元相图可以看出，铜和铁的原子半径、晶体类型、晶格常数、原子外层电子数等较为接近。二者在液相中能无限固溶；二者在固态时，虽只能有限固溶，但并不会形成脆性金属间化合物，而是形成“x+ε”的双相组织，其中α相是Cu（<0.3%）在铁中形成的固溶体，ε相为Fe（<0.2%）在铜中形成的固溶体。这些都是钢与铜或铜合金焊接的有利因素。但是铜与铁的熔点、导热系数、热膨胀系数等参数又存在较大的不同，易在焊接接头产生应力集中，导致形成焊接裂纹，这对获得优质焊接接头是不利的，使焊接具有较大困难。

一、钢与铜或铜合金焊接的方法

钢与铜或铜合金焊接的方法主要有熔化焊和固相压力焊。当用铜焊丝在钢表面进行熔化堆焊时，由于母材中Fe、Cr、Ni等元素的融入，以及氧与铜的强烈亲和作用和多种低溶共晶体的存在，常常使焊缝金属区脆化，导致铜未焊透、气孔、夹杂、裂纹和烧穿等施焊处结晶组织晶粒粗大。另外，在焊接过程中，液态铜或铜合金向所接触的近缝区钢表层渗透，即沿微裂纹浸润深入以及沿晶界扩散发展等形成“渗透裂纹”，是熔化焊接中另一个会产生的主要问题。“渗透裂纹”的产生原理是：在应力的作用下，液态铜原子在毛细管效应作用下，渗透到裂纹尖端和沿晶界扩散，使得晶界表面能降低。铁铜的表面能比铁铁的界面能低两倍，使得晶界强度弱化。液态铜在微裂纹壁上还会产生一个附加压力，从而导致微裂纹进行扩展。

二、钨极氩弧焊（TIG）的优缺点

用钨极氩弧焊（TIG）焊接铜与钢，其优点是：

首先，氩气是惰性气体，既不与熔池金属发生化学反应，也不溶于液态金属。因此，焊接时不易产生气孔，合金元素也不会被烧损。氩气的密度比空气大1.25倍，覆盖在熔池周围时会形成坚实的氩气隔离层，从而能获得优良的焊缝。

铜管加工和焊接工艺标准规范标准

铜管加工和焊接工艺标准 铜管加工工艺 铜管一般要求 密封冷媒系统要求管件内部表面清洁、无氧化、无水、无油等； 不允许使用带有裂纹、不圆变形、扭曲、可见砂眼、喷墨（铜管厂检测有缺陷的标记）、发黑（氧化）等 缺陷的铜管。 铜管加工要求总则 管路的加工按设计图纸进行，形状、尺寸应符合设计要求； 断口处直径改变应在铜管标准直径的 2%以内，且断口不允许有飞边，毛刺； 管件要脱油、去污、无铜屑，内外表面光洁，不许有油污、伤痕、氧化皮； 焊接过程必须充氮保护，焊后用 0.3~0.5MPa 的干燥压缩空气吹净内部。 铜管下料、去毛刺 使用工具：割管刀，有效直尺，铜管修边器 铜管需定位固定后，再用割刀拆下，要保证割口平齐，不变形 切割过程中，铜管均匀进给，以保证管口圆滑 下料后必须用铜管修边器对端口去毛刺， 去毛刺后， 必须用 0.3~0.5MPa 的干燥压缩空气吹掉管内外的铜屑、 杂物。 铜管弯曲 使用工具：手工弯管机。根据图纸和铜管的外形，选择合适的弯管机 清除弯管机范围内一切可能影响弯管机运转的杂物，保证设备运行畅通无阻。 每次弯曲前需调整模具或参数，并进行空转试弯，确认设备正常后进行加工。 弯管后应把管子内部的油渍等异物清除掉。 喇叭口制作 将已制作合格的铜管先套入一对应的铜钠子， 再放入铜管喇叭口扩口专用工具相对应的孔中， 时铜管扩口端高出扩口器夹具面 0.5~1mm ，夹紧扩口器夹具， 在扩口器顶尖上涂少许空调冷冻油， 将手柄顺时针旋紧，再旋紧四分之三圈，退四分之一圈，如此反复进行，直到所扩口成 90± 2 扩成喇叭口后，喇叭口的接触面应光滑平整，且厚度均匀一致；不应有裂纹、损伤、麻点皱折等不 足；喇叭口不应有 偏斜不正等现象。 焊接 钎焊原理 钎焊是利用液态钎料填满钎焊金属结合面的间隙面形成牢固接头的焊接方法， 其工艺过程必须具备两 个基本条件。 a ）液态钎料能润湿钎焊金属并能致密的填满全部间隙； b ）液态钎料与钎焊金属进行必要的物理、化学反应达到良好的金属 间结合。 放入 然后

铜铜合金焊接工艺(2)

铜铜合金焊接工艺(2) 铜及铜合金的焊接工艺(2) 铜具有优良的导电性、导热性、耐腐蚀性、延展性及一定的强度等特性。在电气、电子、化工、食品、动力、交通及航空航天工业中得到广泛应用。在纯铜（紫铜）中添加10余种合金元素，形成固溶体的各类铜合金，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。 铜及铜合金可用钎焊、电阻焊等工艺方法实现连接，在工业发达的今天、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的焊接。 影响铜及铜合金焊接性的工艺难点主要有四项元素：一是高导热率的影响。铜的热导热率比碳钢大7~11倍，当采用的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。二是焊接接头的热裂倾向大。焊接时，熔池内铜与其中的杂质形成低熔点共晶物，使铜及铜合金具有明显的热脆性，产生热裂纹。三是产生气孔的缺陷比碳钢严重得多，与要是氢气孔。四是焊接接头性能的变化。晶粒粗化，塑性下降，耐蚀性下降等。 1、紫铜的焊接 焊接紫铜的方法有气焊、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）紫铜的气焊 焊接紫铜最常用的是对接接头，搭接接头和丁字接头尽量少采用。气焊可采用两种焊丝，一种是含有脱氧元素的焊丝，如丝201、202；另一种是一般的紫铜丝和母材的切条，采用气剂301作助熔剂。气焊紫铜时应采用中性焰。 （2）紫铜的手工电弧焊 在手工电弧焊时采用紫铜焊条铜107，焊芯为紫铜（T2、T3）。焊前应清理焊接处边缘。焊件厚度大于4mm时，焊前必须预热，预热温度一般在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。焊条作往复的直线运动，可以改善焊缝的成形。长焊缝应采用逐步退焊法。焊接速度应尽量快些。多层焊时，必须彻底清除层间的熔渣。 焊接应在通风良好的场所进行，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）紫铜的手工氩弧焊 在紫铜手工氩弧焊时，采用的焊丝有丝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的氧化膜、油等脏物都必须清理干净，避免产生气孔、夹渣等缺陷。清理的方法有机械清理法和化学清理法。 对接接头板厚小于3mm时，不开坡口；板厚为3～10mm时，开V型坡口，坡口角度为60o~70o；板厚大于10mm时，开X型坡口，坡口角度为60o~70o；为避免未焊透，一般不留钝边。根据板厚和坡口尺寸，对接接头的装配间隙在0.5～1.5mm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，保证焊缝根部可靠的熔合和焊透，必须提高焊接速度，减少氩气消耗量，并预热焊件。板厚小于3mm时，预热温度为150~300℃；板厚大于3mm时，预热温度为350~500℃。预热温度不宜过高，否则使焊接接头的机械性能降低。 还有紫铜的碳弧焊，碳弧焊使用的电极有碳精电极和石墨电极。紫铜碳弧焊所用的焊丝和气焊时一样，也可用母材剪条，可用气焊紫铜的助熔剂，如气剂301等。

铜包钢焊接工艺

铜包钢焊接工艺 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998

焊接工艺选用放热焊接工艺进行接头的连接。该工艺焊接的接头电阻小于导体本身，强度优于导体，接头被铜层覆盖因此抗腐蚀性和导电性均非常出色，接头内部无空隙，是真正的分子结合。 一、焊接工具介绍 模具 模具和模具夹 焊药、引火药及合金托片 引火枪 二、模具与模夹的选用及焊接前准备工作 1、调节方法如下： (Ⅰ)使模夹置于打开状态 (Ⅱ)松开模夹固定栓锁扣

(Ⅲ)取出固定栓 (Ⅳ)调整调节螺丝，逆时针旋转(松)，反之则紧 (Ⅴ)插入固定栓与锁扣 (Ⅵ)开合模夹，观察模具闭合效果 2、首先，对模具进行烘干和除湿处理，用加热工具（点火气枪等)，驱除水气。久未使用的模具内含有水分，尤其是前次使用完后没有清理干净的模具，含有水分更多。 3、再对模具进行除湿的同时，对即将焊接的材料也要进行加热，使用软毛刷清除模具锅腔内和材料接头的表面杂物。 4、模夹是用于开合模具的，模夹的紧密度对熔接的效果有影响，请在焊接开始之前认真检查模夹，并作适当调整。 5、然后检查模具夹与模具接触面的密合度，是否有空隙，当有小量空隙时可采用防火泥胶封堵缝隙，防止焊接时铜液从缝隙处渗漏出来，从而影响焊接质量。 6、每一种模具都有与之匹配的焊粉（90＃），焊粉放多了，模具（上下开合方式）就会被焊接一起；焊粉放少了，接头质量不过关，接头容易脱开。 7、在往模具锅腔内施放焊粉的过程中，一定注意安全防护，周围5米不得有火源，一切与焊接操作无关人员应远离操作现场； 8、使用专业的点火工具点燃引火粉，防止烫伤。

22104铜及铜合金焊接施工工艺标准修改稿

铜及铜合金焊接施工工艺标准 QB-CNCEC J22104-2006 1 适用范围 本施工工艺标准适用于紫铜钨极氩弧焊、黄铜的氧乙炔焰焊以及紫铜、黄铜的氧乙炔焰钎焊作业。. 2 施工准备 技术准备 2.1.1 施工技术资料 设计文件(施工图、材料表、标准图、设计说明及技术规定等)及焊接工艺评定。 2.1.2 现行施工标准规范 HGJ223《铜及铜合金焊接及钎焊技术规程》 GB/T3670《铜及铜合金焊条》 GB9460《铜及铜合金焊丝》 ( GB6418《铜基钎料》 GB10046《银基钎料》 2.1.3 施工方案 2.1. 3.1 焊接施工方案、焊接工艺评定报告、焊接工艺指导书 ⑴施工单位应根据设计文件要求进行焊接工艺评定，如设计文件没有明确规定评定所要执行的标准时，焊接工艺评定可按HGJ223《铜及铜焊接及钎焊技术规程》的要求进行。 ⑵依据评定合格的焊接工艺编制焊接工艺指导书并下发至施工焊接人员。 2.1.4 技术及安全交底 工号技术员应按要求向所有焊接人员进行技术及安全交底。 — 2.1.5 专业技术培训 焊工考试依据设计文件要求的标准执行，如设计文件没有明确规定可以依据《锅炉压力容器压力管道焊工考试规则》或HGJ223《铜及铜合金焊接及钎焊技术规程》焊工考试章节要求执行。 作业人员 序号工种持证上岗要求备注 | 电焊工焊工合格证合格证中的项目应与施焊项目相符，不得超项施焊1 2气割工持证企业技能资格证 ！热处理工持证企业技能资格证

3 4探伤检测人员持证应持有国家质量技术监督局签发的无损检测操作合格证） 材料的验收与保管 2.3.1.1 工程材料的验收 ⑴应由具有材料知识、识别能力、实践经验及熟悉规章制度的人员管理参与验收。 ⑵材料入库时，业主、监理、施工单位三方共同进行验收，应检查下列项目符合要求方可验收： 制造厂质量证明书 核对材质、规格型号、数量 外观检查 按规定要求做好检查记录 | 2.3.1.2 工程材料的保管 ⑴单独堆放，不得与其它材料混放，防止损伤、污染和腐蚀。 ⑵做好标识。 ⑶如露天堆放应做好防风、雨、雪等特殊防护措施。 主要施工机具 2.4.1主要机械设备 直流钨极氩弧焊机、等离子切割机等、无损检测设备等。 2.4.2主要工具 @ 角向磨光机、不锈钢丝刷、锉刀、焊枪、氧乙炔焊枪等 测量及计量器具 焊接检验尺、干湿温度计、电流表、电压表、秒表、风速计、测温仪等。 作业条件 2.6.1 施工场所已具备施工条件，所需的图纸资料和技术文件齐备，图纸会审已进行，施工方案已经编制好且审核批准，并进行技术交底。 2.6.2 建立焊接质量管理体系，应包括焊接技术人员、焊接质检人员、无损检测人员等。 2.6.3 焊接工装设备、检测、试验手段应满足铜及铜合金的焊接技术要求。 2.6.4 在焊工考试和施焊前，应具有相应的焊接工艺评定，否则按规范要求做相应的焊接工艺评定。< 2.6.5焊接场所保持清洁，并有防风防雨雪措施，相对湿度一般不大于80%，环境温度不低于5℃。3施工工艺流程 工艺流程

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。此溶化的金属通过一流槽及分配系统进入溶模，分配系统能通过一陶制阀系统控制金属的流量。底关闭部从溶模中降低，此时形成一稳定的固体外壳以容纳溶化的金属。铸造将继续进行直到一直冷(DC)金属锭形成以足够热轧制的长度。直冷(DC)金属锭处理的经济上的优点是几个金属锭可当溶炉中的溶化金属加入相邻的溶模时同时形成。此外接着通过热轧制在厚度方面的分离是一个快速有效的方法，尽管在轧制以前要经过重新加热。 水平方向进行的条状铸造将会产生呈盘旋状的薄片，此薄片的厚度是与冷轧中第一次分离的轧磨容易相配合的。薄片在制造中被切成盘旋状而不影响其铸造过程。铸造后的表面将会重新研磨加工以形成高的表面精度。锡青铜大多数情况下用于条状加工是因为其较差热环境下

铜与不锈钢焊接

问：需要铜管（直径8mm）和不锈钢管焊接在一起（直径80mm），铜管焊接在不锈钢管壁，请问用什么方法才能保证焊接质量。 答：1、用银钎料。用氩弧焊比较快，而且外观好看。操作时要先对铜管加热，温度到了银钎料才能粘住，然后焊枪再摆向不锈钢。铜停留时间长，不锈钢停留很短只是快速走过。2、最好的方法就是钎焊.加银焊条.焊出来的效果.保证让你满意.找个加工的地方就知道了. 钢与铜及铜合金焊接时的主要困难是在焊缝及熔合区易产生裂纹。实践证实，为了保证焊缝具有足够高的抗裂性能，焊缝中铁的质量分数以控制在10%～43%为宜。 ⑴焊接方法及焊接材料低碳钢与铜及铜合金焊接时，可以分别采用手弧焊、埋弧焊和钨极氩弧焊。低碳钢与纯铜焊接时采用纯铜作为填充金属材料，如焊条TCu（T107）；钨极氩弧焊时，采用硅锰青铜QSi3-1焊丝。低碳钢与硅青铜、铝青铜焊接时，可采用铝青铜作填充金属材料。不锈钢与铜焊接时，采用镍或镍基合金作填充金属材料。 铜的熔点是1083.4度,铁的熔点是1534.8度.不锈钢的熔点高达1500℃——1600℃, 铜和铁能够焊接，多种方法1、铜焊丝，MIG焊；2、钎焊；3、摩擦焊，要看具体什么样的工件。 常用方式是火焰钎焊，用铜焊丝，加硼砂焊剂即可. 亚弧焊用特种焊丝填加,气焊可以采取130焊丝,火焰气焊.在900度时薄层流动性非常优秀手弧可以用普通直流电焊机配M210焊接，因为M210是支持所有铜,铜合金及上述金属与钢,铸铁,不锈钢的焊接的。 如果是小的或者薄的件可以采取低温钎焊解决 但是也有需要考虑的问题。 第一铜的成分跟铁的成分杂质等都是很音响焊接的，第二焊好后的用途，若是焊接在一起接触电介质化学，铁会因为比铜活泼，发生十分严重的电化学腐蚀，严重缩短铁的寿命。哈哈，到时候就变成微电池了。 但是楼主要考虑的问题非常的多，我的答复只能给你做个参考的范围，如果有急问，在线答复你。。。 钎焊 钎焊 soldering and brazing 用比母材熔点低的金属材料作为钎料，用液态钎料润湿母材和填充工件接口间隙并使其与母材相互扩散的焊接方法。钎焊变形小，接头光滑美观，适合于焊接精密、复杂和由不同材料组成的构件，如蜂窝结构板、透平叶片、硬质合金刀具和印刷电路板等。钎焊前对工件必须进行细致加工和严格清洗，除去油污和过厚的氧化膜，保证接口装配间隙。间隙一般要求在0.01～0.1毫米之间。

铜及铜合金焊接规程

铜及铜合金焊接规程 本规程规定了铜及铜合金焊接的基本要求，适用于铜及铜合金的手工钨极氩弧焊、气焊、熔化极氩弧焊和自动埋弧焊等焊接的铜及铜合金制单层容器、衬铜 容器的铜焊接工艺。 一、焊接用材料： 1. 焊接用氩气纯度≥%，露点≤-50℃，并应符合GB/T4842或GB10624的规定。 当瓶装氩气的压力≤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的混合气体。氮和氦作保护气体是氩气时熔深的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的规格大一号的钨极）， 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，并改善液体金属的流动性。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。在气体保护焊时也可以使用焊剂 以增强对熔池的保护作用。 4. 对比较重要结构，为了消除氧的不良影响，必须选用含有铝、钛等强脱氧剂的焊丝；为了防止合金元素在焊接过程中氧化和蒸发：焊接黄铜（防止锌氧化和蒸发）时可选用含硅的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、磷等脱氧剂的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的熔剂。 5. 二、施焊焊工： 1. 应按GB50236《现场设备工业管道焊接工程施工及验收规范》中的规定考试合 格。 三、焊前准备： 1.

铜材坡口加工应采用机械方法（含剪切），如采用等离子火焰方法加工应从变色部分机械加工去掉不少于3mm，加工后的坡口表面应平整、光滑，不得有裂纹、分层、夹杂、毛刺、飞边和氧化色。坡口表面应呈金属光泽；必要时对坡口及两侧不少于30 mm范围内一般应进行100%PT。 2. 焊丝、坡口表面及其两侧不少于30 mm范围内必须表面的水、油污进行清理（包括去表面氧化膜、鳞片、污染和不合格的氧化色）。打磨可用φ~不锈钢丝盘刷金属磨头、和丙酮（沾丙酮的白布应干净，不要使用棉布或棉纱，以避免擦拭时带出毛绒），但应注意这些工具在使用前应被清理干净；尽量不要用砂轮打 磨。 3. 对于外委热加工的部件，如封头等，原则上在进厂后应对铜材表面进行100%PT， 必要时对不能确定的部位进行RT。 4. 焊丝表面可用不锈钢丝刷或干净的油砂纸擦洗；对表面氧化皮较厚的焊丝在焊 前打磨后还需要化学清理。化学清理：用 HNO375cm3/L+H2SO4100cm3/L+HCl75cm3/L混合液清洗，再用碱水冲洗，最后用干净的清水冲净热风吹干。对铜材也可参考此法。 5. 清理干净的焊丝和焊件应保持清洁和干燥，不得用手触摸焊接部位，焊前严禁污染，否则应重新进行清理，局部污染可局部重新清理；最好用白纸覆盖在坡口用两侧。如清理后8h之内未焊，焊前就应重新清理。 6. 焊件装配应准确，如果装配不良时，应考虑换部件，而不得强行组对，以避免造成过大的应力。在正式焊接前应对坡口尺寸进行检查，合格后方可施焊。 7. 定位焊选用的焊丝及采取的工艺措施与焊接工艺相同。 8. 焊件组对时在应力集中处（如焊缝交叉处和工件上的转角处等）尽量避免进行定位焊，定位焊缝不得有裂纹、气孔、夹渣等缺陷，否则必须清除重焊。重焊 应在附近区域进行，而不要在原处点焊。 9. 焊接纵缝时，必须在焊件两端放置引弧板和退弧板，引弧板和退弧板采用与被焊件相同牌号和厚度的铜材。焊接环缝时尽量避免产生弧坑。 10.

铜及铜合金的焊接性分析

铜及铜合金的焊接性分析 高导电用普通纯铜是铜的质量分数不低于99.7%，杂质含量极少。工业最常用的牌号是T1、T2和T3，外观呈紫红色，故又称为紫铜。其再结晶温度为200～280℃。 T1和T2是阴极重熔铜，含微量氧和杂质，具有高的导电、导热性，良好的耐腐蚀性和加工性能，可以熔焊和钎焊。主要用作导电、导热和耐腐蚀元器件，如电线、电缆、导电螺钉、壳体和各种导管等，航空工业多使用T2。 T3是火法精炼铜，含氧和杂质较多，具有较好的导电、导热、耐腐蚀性和加工性能，可以熔焊和钎焊。主要作为结构材料使用，如制作电器开关、垫圈、铆钉、管嘴和各种导管等；也用于不太重要的导电元件。 （1）焊接缺陷 1）未熔合与未焊透 铜导热性良好，焊接时易产生未熔合和未焊透。因此，焊接铜时应采用能量集中，相对功率较大的热源。 2）焊接变形 铜及铜合金的线膨胀系数(确定铜的线膨胀系数)大，液态凝固时的收缩率比铁大一倍以上，再加上铜的导热性能良好，使得焊接热影响区加宽，在工件厚度较薄或结构刚度较小，又无防止变形的措施时，工件焊后很容易产生较大的变形。（激光焊接时变形量的测量）当焊接接头受到较大的刚性约束时易产生焊接应力。 3）热裂纹 铜在液态时很容易被氧化生成氧化亚铜Cu 2O。Cu 2 O与Cu可生成熔点为

1060℃的共晶，与Pb生成熔点为326℃的Cu＋Pb共晶，与Bi生成熔点为270℃的共晶，与CuS生成熔点为1067℃共晶，这些共晶的熔点均低于紫铜1083℃的熔点。在结晶过程中，由于低熔点共晶体分布在枝晶间或晶界处，使铜和铜合金具有明显的热脆性，加上焊接应力的作用，极易产生热裂纹。 工业纯铜中常见的杂质元素有氧、硫、铅、铋、砷、磷等，其中氧的危害性最大。他们主要来自原材料及轧制和焊接的加工过程。其中铅和铋基本上不溶于铜，其含量应分别控制在0.03％和0.005％以内，Cu2O可溶于液态铜，但不溶于固态铜，故重要的结构含氧量应小于0.01％，焊接结构用紫铜含氧量应小 于0.03％，S小于0.0015％。 4）气孔 气孔是铜及铜合金焊接时常见的缺陷，紫铜焊缝中的气孔主要是氢气孔。氢气孔的形成与氢在铜中的溶解度随温度下降突变有关。另一种气孔是由冶金反应生成的水蒸气和二氧化碳等，在焊接凝固时来不及逸出形成的。 5）焊接接头的塑性、导电性、耐蚀性 焊缝及热影响区受热循环后晶粒变粗，各种脆性的低熔点共晶出现在晶界，使塑性和韧性显著下降。为脱氧加入的锰、硅等元素，以及焊接过程中溶入的杂质和合金元素，都会不同程度的降低铜接头的导电性能。耐蚀性能的下降主要是有益元素如锌、镍、铝等的蒸发和烧损造成的。 焊接铜及铜合金时，尽量采用加热面积小、能量密度大、功率大的焊接方法。对于薄板来讲，最好采用钨极氩弧焊（原因），与激光焊接相比的可行性分析。

钢与铜的焊接工艺铜与铝的焊接工艺

钢与铜的焊接工艺、铜与铝的焊接工艺 默认分类2009-03-13 13:36:18 阅读17 评论0 字号：大中小订阅 钢与铜的焊接工艺。 钢与铜及铜合金焊接时的主要困难是在焊缝及熔合区易产生裂纹。实践证实，为了保证焊缝具有足够高的抗裂性能，焊缝中铁的质量分数以控制在10%～43%为宜。 ⑴焊接方法及焊接材料低碳钢与铜及铜合金焊接时，可以分别采用手弧焊、埋弧焊和钨极氩弧焊。低碳钢与纯铜焊接时采用纯铜作为填充金属材料，如焊条TCu（T107）；钨极氩弧焊时，采用硅锰青铜QSi3-1焊丝。低碳钢与硅青铜、铝青铜焊接时，可采用铝青铜作填充金属材料。不锈钢与铜焊接时，采用镍或镍基合金作填充金属材料。 铜和铝的熔点相差达423℃，很难同时熔化，在熔池中会产生脆性化合物AlCu2、Al2Cu3、AlCu、Al2Cu等。当铜铝合金中含铜量在12%～13%以下时，综合性能最好，所以常采用铝焊丝。 铜-铝接头的埋弧焊见图7-19。为加速铜的熔化，焊丝应偏离铜板坡口上缘0.5～0.6δ(δ为焊件厚度)。铜侧开半∪形坡口，铝侧为直边，坡口中预置ф3mm的焊丝。当焊件厚度为10mm 时，焊丝直径2.5mm，焊接电流400～420A，电弧电压38～39V，送丝速度332m/h，焊接速度21m/h。焊后，焊缝金属中铜的质量分数8%～10%为符合要求 黄铜焊接的方法有：气焊、碳弧焊、手工电弧焊和氩弧焊。 1．黄铜的气焊 由于气焊火焰的温度低，焊接时黄铜中锌的蒸发比采用电焊时少，所以在黄铜焊接中，气焊是最常用的方法。 黄铜气焊采用的焊丝有：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的蒸发和烧损，有利于保证焊缝的性能和防止气孔产生。气焊黄铜常用的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．黄铜的手工电弧焊 焊接黄铜除了用铜227及铜237外，也可以采用自制的焊条。 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的黄铜焊件，焊后必须退火，以消除焊接应力。 2．黄铜的手工氩弧焊 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的材料作填充材料。 焊接紫铜（即一般所称的工业纯铜）的方法有气焊、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．紫铜的气焊 焊接紫铜最常用的是对接接头，搭接接头和丁字接头尽量少采用。气焊可采用两种焊丝，一种是含有脱氧元素的焊丝，如丝201、202；另一种是一般的紫铜丝和母材的切条，采用气剂301作助熔剂。气焊紫铜时应采用中性焰。 2．紫铜的手工电弧焊 在手工电弧焊时采用紫铜焊条铜107，焊芯为紫铜（T2、T3）。焊前应清理焊接处边缘。焊件厚度大于4毫米时，焊前必须预热，预热温度一般在400~500℃左右。用铜107焊条焊

铜及铜合金焊接

铜及铜合金焊接 在说“铜及铜合金焊接时防止产生气孔的主要措施”之前，我们先介绍下铜及铜合金焊接时产生气孔的原因：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： 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。 2、对焊缝加强脱氧，加入硅、铝、铁、锰等脱氧元素。 3、焊接时加强保护。 4、选择合适的焊接工艺参数，降低冷却速度，熔深不可过大。 铜及铜合金焊接时除了产生气孔问题，还会有其他原因。铜及铜合金焊接时的问题： 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1~1.5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。 2、易产生裂纹：由于铜在液态时容易氧化，生成氧化亚铜，氧化亚铜与铜形成低熔点的脆性共晶体，造成偏析或存在于晶粒边界；由于上述内应力大或氢、水蒸气和二氧化碳造成的压力存在，因此，铜及铜合金的焊接，易产生裂纹。 3、焊接接头性能下降：焊接接头的抗拉强与母材接近，但由于存在合金元素的氧化及蒸发，有害杂质的侵入，焊缝金属和热影响区组织的粗大，再加上一些焊接缺陷等问题，使

铜钢异种材料焊接

1 试验研究内容 紫铜是工业上重要的金属材料，具有极好的导热性、常温和低温塑性，对大气、海水、非氧化性酸及钙盐等有良好的耐腐蚀性。但由于它强度低，比重大，单独作为容器结构材料在大型化工装备上的应用受到限制。若采用加工硬化提高其强度，其塑性会大幅度降低，同时耐蚀性受损，因而它对某些介质的良好耐蚀性这一优点难以充分发挥。异种金属爆炸复合连接方法的出现，使铜能够真正大量应用于化工装备，但铜的焊接性差，铜—钢之间的焊接连接成为铜—钢化工装备制造中的一个主要难题。 随着经济的迅速发展和科学技术的不断进步，新材料、新工艺、新设备不断涌现，对零部件的性能提出了更高的要求。采用钢和铜复合零部件，因在性能与经济上优势互补，具有广阔的应用前景，如在转炉炼钢工程的氧气管道需要采用T2铜管和不锈钢管焊接，新一代航空发动机采用铬青铜与双相不锈钢电子束焊接，弹带上钢与纯铜的熔敷扩散焊等。 本实验以紫铜和Q235钢为主要材料，主要研究紫铜和钢在TIG氩弧钎焊焊接性，研究接头的力学性能，分析其接头的组织成分特点，找到相对合适的焊接工艺。 2 研究方案论证 2.1 铜-钢焊接分析 在铜-钢焊接中，铜与铁的熔点、导热系数、线膨胀系数和力学性能等都有很大的不同，容易在焊接接头中产生应力集中，导致各种焊接裂纹。 另一方面，铜与钢的原子半径、晶格类型、晶格常数及原子外层电子数目等都比较接近，且铜与铁属于在液态时无限固溶，在固态下，虽为有限固溶，但并不形成脆性金属间化合物，而是以(α+ε)的双相组织形式存在，这是二者实现焊接的基本依据。因此，只要克服前述的铜与铁在物理性能上存在差异的困难，是可以获得正常焊接接头的。 两种金属物化性能如表1-1。 表1-1 铁和铜的物理性能 钢与铜及铜合金的焊接主要存在下面几个问题: （1）焊缝易产生热裂纹 由于铜与钢会形成低熔点共晶，以及线膨胀系数相差较大，焊缝容易产生热裂纹和晶界偏析(即低熔点共晶合金或是铜的偏析)，因而焊接时，在较大焊接应力作用下，呈现出宏观

镍及其合金与钢的焊接

镍及其合金与钢的焊接 一、镍与钢焊接时的主要问题 1、焊缝中容易产生气孔 镍及其合金与钢焊接时，液态金属中能溶解较多的氧，高温时氧与镍形成NiO，NiO与液态金属中的氢和碳发生下列反应： NiO+2H Ni+H2O —————————（1） NiO+C Ni+CO —————————（2） 所生成的水蒸气和一氧化碳在熔池凝固时如来不及逸出，便形成气孔。同时，在熔池冷却过程中，氮的溶解度也急剧降低，过剩的氮气来不及逸出，也形成气孔。 2号纯镍与3号钢埋弧焊的铁镍焊缝中气体含量和气孔数量的关系 氧对焊缝中气孔倾向影响重大。由上表可见，在氮和氢气含量变化不大的情况下，焊缝中含氧量越高，焊缝气孔数量越多。由于低碳钢熔化时，有较多的碳过渡到焊缝中，所以，低碳钢与镍焊接时，焊接中产生的CO气体，比纯镍焊接时高得多。依式（2）可见，钢中含碳量越高，或熔池中含氧量越多，焊缝气孔倾向越大。由图1a可以看出，当焊缝中镍含量为30~60%时，用氧化能力较强的低硅焊剂时的气孔体积比用无氧焊剂大5~6倍。 图1、埋弧焊焊缝含镍量和焊剂氧化能力对气孔和裂纹倾向的影响 a)气孔倾向b)热裂倾向1—低硅焊剂2—无氧焊剂 焊缝中镍含量，对气孔倾向也有很大影响。氧在液态镍中的溶解度大于在液态钢中的溶解度，而氧在固态镍中的溶解度却比在钢中小。因此，氧的溶解度在镍结晶时的突变，比在钢结晶时的突变更加明显。所以，如图1a所示，当焊缝中含15~30%Ni时的气孔倾向较小，而当镍含量大时，气孔倾向较大。但由于焊缝中的碳，主要是从低碳钢中熔入的，当焊缝中含镍量进一步提高到60~90%时，钢的熔入量必然降低，焊缝中含碳量减少，由式（2）可知，其气孔倾向便降低。 为防止钢与镍及镍合金焊缝产生气孔，可向焊缝中加入Mn、Cr、Mo、AI及Ti等元素。因为Mn、Ti 及AI具有强烈的脱氧作用，而Cr和Mn能提高气体在固态金属中的溶解度，AI和Ti还能把氮固定在稳定的化合物中。所以，镍与Cr18Ni10Ti钢焊缝的抗气孔能力比镍与3号钢焊缝高。

黄铜的焊接

黄铜的焊接 黄铜焊接的方法有：气焊、碳弧焊、手工电弧焊和氩弧焊。 （1）黄铜的气焊 由于气焊火焰的温度低，焊接时黄铜中锌的蒸发比采用电焊时少，所以在黄铜焊接中，气焊是最常用的方法。 黄铜气焊采用的焊丝有：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的蒸发和烧损，有利于保证焊缝的性能和防止气孔产生。气焊黄铜常用的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）黄铜的手工电弧焊 焊接黄铜除了用铜227及铜237外，也可以采用自制的焊条。 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的黄铜焊件，焊后必须退火，以消除焊接应力。 （3）黄铜的手工氩弧焊 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的材料作填充材料。 焊接可以用直流正接，也可以用交流。用交流焊接时，锌的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。焊件在焊后应加热300~400℃进行退火处理，消除焊接应力，以防止焊件在使用过程中裂缝。 （4）黄铜碳弧焊 黄铜碳弧焊时，根据母材的成分选用丝221、丝222、丝224等焊丝，也可用自制的黄铜焊丝施焊。焊接可以采用气剂301等作熔剂。焊接应短弧操作，以减少锌的蒸发和烧损。直流TIG焊工艺方法广泛应用于铜及铜合金的焊接，焊风成型好，内外质量优良，在氩气的保护下，熔池纯净，气孔少，热裂影响小，操作易掌握。厚度≤4mm时可不用焊前预热，直接用氩气预热，待熔池温度接近600℃时，可加填充焊丝熔化母材，实现焊接。厚度大于4mm的铜材，纯铜应预热400—600℃。铜合金焊接预热200—300℃。300TSP，315TX 直流TIG焊机可焊接纯铜、硅青铜、磷青铜、黄铜、白铜等铜合金。300WP5、300/500WX4交直流两用TIG焊机可用交流TIG焊接铝青铜（用交流方波清除表面氧化膜）及用直流TIG 焊接上述铜材。 近年来，采用MIG方法焊接铜及铜合金的施工越来越多，尤其对于厚度≥3mm的铝青铜、硅青铜和白铜最好选用MIG焊方法。厚度3~14mm或>14mm的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焊的3~4倍），实现高效、优质、低成本的经济效益要求。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%。

铜及其与异种材料的焊接工艺及焊接方法

铜及其与异种材料的焊接 铜具有优良的导电性、导热性、耐腐蚀性、延展性及一定的强度等特性。在纯铜（紫铜）中添加10余种合金元素，形成固溶体的各类铜合金，如加锌为黄铜；加镍为白铜；加硅为硅青铜；加铝为铝青铜等。 铜及铜合金可用钎焊、电阻焊等工艺方法实现连接，在工业发达的今天、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的焊接。影响铜及铜合金焊接性的工艺难点主要有四项元素：一是高导热率的影响。铜的热导热率比碳钢大7-11倍，当采用的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。二是焊接接头的热裂倾向大。焊接时，熔池内铜与其中的杂质形成低熔点共晶物，使铜及铜合金具有明显的热脆性，产生热裂纹。三是产生气孔的缺陷比碳钢严重得多，主要是氢气孔。四是焊接接头性能的变化。晶粒粗化，塑性下降，耐蚀性下降等。 1、紫铜的焊接 焊接紫铜的方法有气焊、手工碳弧焊、焊条电弧焊和手工氩弧焊等方法，大型结构也可采用自动焊。 （1）紫铜的气焊焊接最常用的是对接接头，搭接接头和丁字接头尽量少采用。气焊可采用两种焊丝，一种是含有脱氧元素的焊丝，如丝201、202；另一种是一般的紫铜丝和母材的切条，采用气剂301作

助熔剂。气焊紫铜时应采用中性焰。 （2）紫铜的焊条电弧焊接。焊件厚度大于4毫米时，焊前必须预热，预热温度一般在400~500℃。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。焊条作往复的直线运动，可以改善焊缝的成形。长焊缝应采用逐步退焊法。焊接速度应尽量快些。多层焊时，必须彻底清除层间的熔渣。焊接应在通风良好的场所进行，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）紫铜的手工氩弧焊。在紫铜手工氩弧焊时，采用的焊丝有丝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的氧化膜、油等脏物都必须清理干净，避免产生气孔、夹渣等缺陷。清理的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形坡口，坡口角度为60o~70o；板厚大于10毫米时，开X形坡口，坡口角度为60o~70o；为避免未焊透，一般不留钝边。根据板厚和坡口尺寸，对接接头的装配间隙在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，保证焊缝根部可靠的熔合和焊透，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，否则使焊接接头的力学性能降低。还有紫铜的碳弧焊，碳弧焊使用的电

铜及铜合金焊接施工工艺标准

铜及铜合金焊接施工工艺标准 1 适用范围 本工艺标准适用于紫铜钨极氩弧焊、黄铜的氧乙炔焰焊以及紫铜、黄铜的氧乙炔焰钎焊。 2 施工准备 规范性引用文件 下列标准适合的条款通过本标准引用则构成本标准的条文，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 《铜及铜合金焊接及钎焊技术规程》HGJ223 @ 《铜及铜合金焊条》GB/T3670 《铜及铜合金焊丝》GB9460 《铜基钎料》GB6418 《银基钎料》GB10046 《纯铜板》GB2024 《黄铜板和带》GB2041 《拄制铜管》GB1527 《挤制铜管》GB1528 》 《拄制黄铜管》GB1529 《挤制黄铜管》GB1530 材料 工程中应优先选用已列入国家标准或行业标准的母材和焊接材料 工程中选用的母材和焊接材料必须具有质量证明书或合格证，无质量证明书的材料不得使用，对质量证明书或合格证中的数据有怀疑时应进行必要的检验。 用于压力容器受压元件的铜及铜合金应为退火状态。 母材和焊接材料应妥善保管，防止损伤、污染和腐蚀。 施工中应按设计要求或国家现行的标准、规范中的规定选用焊丝、钎料、焊剂、钎剂。 、 如果选用未列入国家标准的母材或焊接材料，应对该材料按国家有关标准进行复验，并提出满足设计要求的焊接工艺试验资料。 手工钨极氩弧焊使用的氩气纯度不应低于%，并符合GB4842《氩气》的规定，焊接或钎焊使用的乙炔气纯度不应低于%，氧气纯度不应低于%。 焊丝、焊剂、钎料、钎剂选用参考表

作业人员：焊工、管道工 焊接设备及工具 手工钨极氩弧焊应采用直流正接并选用性能稳定且应附有高频引弧和电流衰减装置及满足工艺要求的其它设施。 氧乙炔焰焊接和钎焊时应根据工件状况选用合适型号及咀头的焊枪。 根据工件及焊丝清洁度的要求配备角向砂轮机，不锈钢丝刷及砂布等。 ` 施焊环境 焊接场所应保持清洁，当焊接、钎焊区域出现下列情况之一，且无有效防护措施时应停止焊接、钎焊作业： ①气温低于5℃ ②钨极氩弧焊时风速＞2m/s ③雾、雨、雪环境 3 施工工艺流程 @ 工艺操作过程 . 编制焊接工艺评定 施工单位应根据设计文件要求进行焊接工艺评定，如设计文件没有明确规定评定所要执行的标准时，焊接工艺评定可按HGJ223《铜及铜焊接及钎焊技术规程》的要求进行。 依据评定合格的焊接工艺编制焊接工艺指导书并下发至施工焊接人员。 焊工考试 焊工考试依据设计文件要求的标准执行，如设计文件没有明确规定可以依据《锅炉压力容器压力管道焊工考试规则》或HGJ223《铜及铜合金焊接及钎焊技术规程》焊工考试章节要求执行。

铜与钢的焊接

铜与钢的焊接 摘要：本文通过比较铜和铁的参数，简单介绍了钢与铜或铜合金的焊接方法、每一种焊接方法的优点及缺点，以及如何使用。探讨了扩散焊如何选择扩散中间材料，加入镍层的目的。 关键词：熔化焊固相压力焊渗透裂纹钨极氩弧焊金属埋弧焊奥氏体不锈钢韧窝型 在核电站、航空航天、化工、冶金、机电等领域中都能见到钢与铜或铜合金之间形成的复合焊接接头。复合焊接有如下优点：一方面钢与铜或铜合金连接能形成满足各种特殊需求的金属结构，特别是既要求具有高强度，又要求具有高导电性和导热性能的工件；另一方面，在钢上堆焊铜合金能改善工件表面的性能，如能提高耐磨耐蚀性能、增强润滑和密封能力等。 由二元相图可以看出，铜和铁的原子半径、晶体类型、晶格常数、原子外层电子数等较为接近。二者在液相中能无限固溶；二者在固态时，虽只能有限固溶，但并不会形成脆性金属间化合物，而是形成“x+ε”的双相组织，其中α相是Cu（<0.3%）在铁中形成的固溶体，ε相为Fe（<0.2%）在铜中形成的固溶体。这些都是钢与铜或铜合金焊接的有利因素。但是铜与铁的熔点、导热系数、热膨胀系数等参数又存在较大的不同，易在焊接接头产生应力集中，导致形成焊接裂纹，这对获得优质焊接接头是不利的，使焊接具有较大困难。 一、钢与铜或铜合金焊接的方法 钢与铜或铜合金焊接的方法主要有熔化焊和固相压力焊。当用铜焊丝在钢表面进行熔化堆焊时，由于母材中Fe、Cr、Ni等元素的融入，以及氧与铜的强烈亲和作用和多种低溶共晶体的存在，常常使焊缝金属区脆化，导致铜未焊透、气孔、夹杂、裂纹和烧穿等施焊处结晶组织晶粒粗大。另外，在焊接过程中，液态铜或铜合金向所接触的近缝区钢表层渗透，即沿微裂纹浸润深入以及沿晶界扩散发展等形成“渗透裂纹”，是熔化焊接中另一个会产生的主要问题。“渗透裂纹”的产生原理是：在应力的作用下，液态铜原子在毛细管效应作用下，渗透到裂纹尖端和沿晶界扩散，使得晶界表面能降低。铁铜的表面能比铁铁的界面能低两倍，使得晶界强度弱化。液态铜在微裂纹壁上还会产生一个附加压力，从而导致微裂纹进行扩展。 二、钨极氩弧焊（TIG）的优缺点 用钨极氩弧焊（TIG）焊接铜与钢，其优点是： 首先，氩气是惰性气体，既不与熔池金属发生化学反应，也不溶于液态金属。因此，焊接时不易产生气孔，合金元素也不会被烧损。氩气的密度比空气大1.25倍，覆盖在熔池周围时会形成坚实的氩气隔离层，从而能获得优良的焊缝。

铜焊接知识

铜具有优良的导电性、导热性、耐腐蚀性、延展性及一定的强度等特性。在电气、电子、化工、食品、动力、交通及航空航天工业中得到广泛应用。在纯铜（紫铜）中添加10余种合金元素，形成固溶体的各类铜合金，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。 铜及铜合金可用钎焊、电阻焊等工艺方法实现连接，在工业发达的今天、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的焊接。影响铜及铜合金焊接性的工艺难点主要有四项元素：一是高导热率的影响。铜的热导热率比碳钢大7-11倍，当采用的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。二是焊接接头的热裂倾向大。焊接时，熔池内铜与其中的杂质形成低熔点共晶物，使铜及铜合金具有明显的热脆性，产生热裂纹。三是产生气孔的缺陷比碳钢严重得多，主要是氢气孔。四是焊接接头性能的变化。晶粒粗化，塑性下降，耐蚀性下降等。 1、紫铜的焊接 焊接紫铜的方法有气焊、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）紫铜的气焊焊接紫铜最常用的是对接接头，搭接接头和丁字接头尽量少采用。气焊可采用两种焊丝，一种是含有脱氧元素的焊丝，如丝201、202；另一种是一般的紫铜丝和母材的切条，采用气剂301作助熔剂。气焊紫铜时应采用中性焰。 （2）紫铜的手工电弧焊缘。焊件厚度大于4毫米时，焊前必须预热，预热温度一般在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。焊条作往复的直线运动，可以改善焊缝的成形。长焊缝应采用逐步退焊法。焊接速度应尽量快些。多层焊时，必须彻底清除层间的熔渣。焊接应在通风良好的场所进行，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）紫铜的手工氩弧焊 在紫铜手工氩弧焊时，采用的焊丝有丝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的氧化膜、油等脏物都必须清理干净，避免产生气孔、夹渣等缺陷。清理的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，对接接头的装配间隙在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，保证焊缝根部可靠的熔合和焊透，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，否则使焊接接头的机械性能降低。 还有紫铜的碳弧焊，碳弧焊使用的电极有碳精电极和石墨电极。紫铜碳弧焊所用的焊丝和气焊时一样，也可用母材剪条，可用气焊紫铜的助熔剂，如气剂301等。