CN111515502A - 一种铜镍合金焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铜镍合金焊接方法，包括以下步骤，加工坡口，将待焊接的两块铜镍合金板通过机加工加工出坡口；打磨板材，对坡口两侧的铜镍合金板表面进行打磨，直至露出金属光泽；以一定的夹角架设两块铜镍合金板；选择焊接设备，焊接设备为直流氩弧焊电焊机，焊枪的喷嘴的直径为φ14mm，喷嘴与铜镍合金板之间的距离为10mm~15mm；直流氩弧焊电焊机的电极为钨棒，氩气作为保护气体，其纯度为99.7%，流量为14L/min~15L/min；多层焊接，根据铜镍合金板的厚度进行多层焊接；评定实验，选取多个焊接后的铜镍合金板进行评定实验。本发明实现了对铜镍合金的焊接，焊接后的质量高。

Description

一种铜镍合金焊接方法
技术领域
本发明涉及焊接领域，尤其涉及一种铜镍合金焊接方法。
背景技术
B30铜镍二元合金具有良好的耐蚀性和较高的力学强度，而且不易产生应力腐蚀裂纹，在海水、有机酸各种盐溶液等腐蚀介质中，均具有较高的化学稳定性。该铜镍合金在造船、发电站、石油化工等行业被制作成冷凝器，热交换器、碱液储罐等各种耐蚀组件。
在通过铜镍二元合金制作这些耐蚀组件时，需要对铜镍二元合金进行焊接。因此，如何通过一种简单方便的铜镍合金焊接方法，使焊接后的耐蚀组件质量优良、安全性高，是十分必要的。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种铜镍合金焊接方法，解决现有技术中缺乏一种操作简单，焊接质量高的铜镍合金焊接方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是提供一种铜镍合金焊接方法，包括以下步骤，加工坡口，将待焊接的两块铜镍合金板通过机加工加工出坡口；打磨板材，对坡口两侧的铜镍合金板的表面进行打磨，直至露出金属光泽；对接两块铜镍合金板的坡口；选择直流氩弧焊电焊机作为焊接设备，焊枪的喷嘴的直径为φ14mm，喷嘴与铜镍合金板之间的距离为10mm~15mm；直流氩弧焊电焊机的电极为钨棒，保护气体为氩气，其纯度为99.7%，流量为14L/min~15L/min；填充焊丝的材质与铜镍合金板的材质相同；电弧在不锈钢板上引燃，长度为3mm~5mm；多层焊接，根据铜镍合金板的厚度对坡口进行多层焊接；评定实验，选取多个焊接后的铜镍合金板进行评定实验。
优选的，两块水平放置的铜镍合金板之间的夹角为180°，厚度均为8mm±2mm；两块铜镍合金板形成的坡口形状为Y形坡口，坡口间隙为2mm~3mm,坡口角度为60°±5°。
优选的，在铜镍合金板的正面进行焊接，坡口内由下至上依次包括打底焊层、第一中间层、第二中间层、盖面层，每一层的厚度均不超过3mm；其中，打底焊层采用间断送进焊丝的方法焊接，焊接电流大小为90A~120A；第一中间层和第二中间层采用横向摆动的方式进行焊接，焊接电流的大小为140A~160A；盖面层也采用横向摆动的方式进行焊接，焊接电流大小为160A~180A。
优选的，两块铜镍合金板之间的夹角为90°，其中，第一铜镍合金板水平放置，厚度为10mm；第二铜镍合金板竖直放置在第一铜镍合金板上方，厚度为8mm；在所述第二铜镍合金板的底面上加工出坡口，所述第一铜镍合金板与第二铜镍合金板之间形成的坡口形状为单边Y形坡口，坡口间隙为2mm~3mm,坡口角度为45°±5°。
优选的，分别在第二铜镍合金板的内侧和外侧进行焊接，其中，在第二铜镍合金板内侧的焊层依次包括打底焊层、第一中间层、第二中间层、盖面层，在第二铜镍合金板外侧的焊层依次包括第一封底层和第二封底层，每一层的厚度均不超过3mm；其中，打底焊层采用间断送进焊丝的方法进行焊接，焊接电流大小为90A~120A；第一中间层和第二中间层采用横向摆动的方式进行焊接，焊接电流的大小为140A~160A；盖面层也采用横向摆动的方式进行焊接，焊接电流大小为160A~180A；第一封底层和第二封底层的焊接电流大小均为160A~180A。
优选的，焊接完成后，所述第二铜镍合金板内侧的焊脚宽度为8mm±2mm,第二铜镍合金板外侧的焊脚高度为6mm±2mm。
优选的，所述第二铜镍合金板为环状的圆筒形。
优选的，在坡口间隙处放入多个相应厚度的垫片，使坡口间隙保持一致。
优选的，在焊接前还进行定位焊，即在坡口间隙处进行点焊加固，相邻的两个点焊处之间的距离为200mm，定位焊之后，将所述垫片取出。
本发明的有益效果是：本发明公开了一种铜镍合金焊接方法，包括以下步骤，加工坡口，将待焊接的两块铜镍合金板通过机加工加工出坡口；打磨板材，对坡口两侧的铜镍合金板表面进行打磨，直至露出金属光泽；以一定的夹角架设两块铜镍合金板；选择焊接设备，焊接设备为直流氩弧焊电焊机，焊枪的喷嘴的直径为φ14mm，喷嘴与铜镍合金板之间的距离为10mm~15mm；直流氩弧焊电焊机的电极为钨棒，氩气作为保护气体，其纯度为99.7%，流量为14L/min~15L/min；多层焊接，根据铜镍合金板的厚度进行多层焊接；评定实验，选取多个焊接后的铜镍合金板进行评定实验。本发明实现了对铜镍合金的焊接，焊接后的质量高。
附图说明
图1是根据本发明铜镍合金焊接方法的流程示意图；
图2是根据本发明铜镍合金焊接方法的一实施例示意图；
图3是根据本发明铜镍合金焊接方法中图2的结构示意图；
图4是根据本发明铜镍合金焊接方法另一实施例示意图；
图5是根据本发明铜镍合金焊接方法图4的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1所示，铜镍合金焊接方法包括以下步骤，
步骤S101：加工坡口，将待焊接的两块铜镍合金板通过机加工加工出坡口；
步骤S102：打磨板材，对坡口两侧的铜镍合金板表面进行打磨，直至露出金属光泽；
步骤S103：对接两块铜镍合金板的坡口；
步骤S104：选择焊接设备，焊接设备为直流氩弧焊电焊机，焊枪的喷嘴的直径为φ14mm，喷嘴与铜镍合金板之间的距离为10mm~15mm；直流氩弧焊电焊机的电极为钨棒，氩气作为保护气体，其纯度为99.7%，流量为14L/min~15L/min；填充焊丝的材质与铜镍合金板材质相同；在不锈钢板上引燃电弧，电弧长度为3mm~5mm；
步骤S105：多层焊接，根据铜镍合金板的厚度以及坡口的角度对坡口进行多层焊接；
步骤S106：评定实验，选取多个焊接后的铜镍合金板进行评定实验。
作为本发明的一个实施例，如图2所示，两块水平放置的铜镍合金板1之间的夹角为180°，坡口形状为Y形坡口，将坡口两侧铜镍合金板表面上各宽40mm以内的氧化膜、水、油污通过角向磨光机打磨，直至露出金属光泽，再用清水清洗晾干。铜镍合金板1的厚度为8mm±2mm，坡口间隙为2mm~3mm,坡口的顿边长度为1mm~2mm，坡口的角度为60°±5°。
优选的，在图2中，铜镍合金板1的厚度为8mm，坡口间隙为2mm。
结合图3，焊接前，铜镍合金板的反变形角度为3°，摆放好位置后，在铜镍合金板的正面进行焊接，坡口内由下至上包括打底焊层h1、第一中间层h2、第二中间层h3、盖面层h4，每一层的厚度均不超过3mm；其中，打底焊层h1采用间断送进焊丝的方法进行焊接，其焊接电流大小为90A~120A；间断送进焊丝即间隔一段时间送进焊丝，这样能提高焊缝的熔深，焊缝根部的金属气体、微量的污物容易浮出，从而提高焊缝质量。送进的时间T1为1s~2s，送进的速度V1为1cm/s~2cm/s。
第一中间层h2和第二中间层h3采用横向摆动的方式进行焊接，其焊接电流的大小为140A~160A；盖面层h4也采用横向摆动的方式进行焊接，其焊接电流大小为160A~180A。横向摆动即通过左右摆动的方式进行焊接，摆动的速度V2为2cm/s，这种方式形成的焊缝较窄、并且散热快。
优选的，焊接过程采用左向焊，即焊接过程自右向左的方式进行焊接，待每一层的温度冷却到不烫手时在进行下一层的焊接。
焊接完成之后，焊缝的根据余高为1mm~1.5mm，盖面层h4顶部与铜镍合金板表之间的高度为1mm~1.5mm。
表1 B30铜镍合金的焊接部件理化试验表
Figure 516761DEST_PATH_IMAGE002
如表1所示，选取6组焊接好的铜镍合金板（Hs-160-1~Hs-160-6）进行评定实验，对第一组和第六组进行抗拉强度的实验，即拉伸焊接好的铜镍合金板直至断裂，测得抗拉强度值为375N/mm2。对第二组和第四组进行面弯180°的实验，即在正面进行弯曲180°，对第三组和第五组进行背弯180°的实验，即在背面进行弯曲180°。弯曲芯轴的直径为铜镍合金板厚度的四倍，即4*8=32mm。经过面弯180°和背弯180°之后，得出焊接后的铜镍合金板均符合规定。之后对铜镍合金板进行X射线探伤，检测后不存在虚焊、气孔等缺陷。
如图4和图5所示，作为本发明的另一个实施例。两块铜镍合金板之间的夹角为90°，其中第一铜镍合金板1水平放置，厚度为10mm；第二铜镍合金板2竖直放置在第一铜镍合金板上方，厚度为8mm；在第二铜镍合金板2的底面上加工出坡口，最终第一铜镍合金板1与第二铜镍合金板2之间的坡口形状为单边Y形坡口，坡口间隙为2mm~3mm,坡口的角度为45°±5°。
优选的，坡口的角度为45°，方便焊接工人进行焊接。
经过定位焊后，分别在第二铜镍合金板2的内侧（左侧）焊接和外侧（右侧）焊接，其中，在第二铜镍合金板内侧焊接的焊层依次包括打底焊层Z1、第一中间层Z2、第二中间层Z3、盖面层Z4，在第二铜镍合金板外侧焊接的焊层依次包括第一封底层Z6和第二封底层Z7，每一层的厚度均不超过3mm。
其中，打底焊层Z1采用间断送进焊丝的方法进行焊接，其焊接电流大小为90A~120A；送进的时间T2为1s~2s，送进的速度V3为1cm/s~2cm/s。
第一中间层Z2和第二中间层Z3采用横向摆动的方式进行焊接，摆动的速度V4为2cm/s，其焊接电流的大小为140A~160A；盖面层Z4也采用横向摆动的方式进行焊接，其焊接电流大小为160A~180A；第一封底层Z6和第二封底层的焊接电流大小为160A~180A。
焊接完成后，第二铜镍合金板2内侧的焊脚宽度为8mm±2mm,第二铜镍合金板外侧的焊脚高度为6mm±2mm。优选的，第二铜镍合金板2内侧的焊脚宽度为8mm，第二铜镍合金板2外侧的焊脚高度为8mm。
优选的，第二铜镍合金板为环状的圆筒形，焊接完成后可以形成碱液储罐。
优选的，通过在坡口间隙处放入多个相应厚度的垫片，使坡口间隙的距离均保持一致，避免出现坡口间隙大小不一定的情况。
优选的，在焊接前还包括定位焊，即在坡口间隙处进行点焊加固，相邻的两个点焊处之间的距离为200mm，点焊后，将坡口间隙处放入的垫片取出，进行打底焊层的焊接。
优选的，选用B30铜镍合金做焊丝，将厚度为3mm铜镍合金板材剪成横截面为2mmX3mm条状铜镍合金，就地取材，方便使用。
优选的，焊接过程中需填满弧坑时：采用焊缝增高法，也就是在收弧时，送焊丝量增加，当熔池饱满时再收弧。
可以看出，本发明公开了一种铜镍合金焊接方法，包括以下步骤，加工坡口，将待焊接的两块铜镍合金板通过机加工加工出坡口；打磨板材，对坡口两侧的铜镍合金板表面进行打磨，直至露出金属光泽；以一定的夹角架设两块铜镍合金板；选择焊接设备，焊接设备为直流氩弧焊电焊机，焊枪的喷嘴的直径为φ14mm，喷嘴与铜镍合金板之间的距离为10mm~15mm；直流氩弧焊电焊机的电极为钨棒，氩气作为保护气体，其纯度为99.7%，流量为14L/min~15L/min；多层焊接，根据铜镍合金板的厚度进行多层焊接；评定实验，选取多个焊接后的铜镍合金板进行评定实验。本发明实现了对铜镍合金的焊接，焊接后的质量高。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种铜镍合金焊接方法，其特征在于：包括以下步骤，
加工坡口，将待焊接的两块铜镍合金板通过机加工加工出坡口；
打磨板材，对坡口两侧的铜镍合金板的表面进行打磨，直至露出金属光泽；
对接两块铜镍合金板的坡口；
选择直流氩弧焊电焊机作为焊接设备，焊枪的喷嘴的直径为φ14mm，喷嘴与铜镍合金板之间的距离为10mm~15mm；直流氩弧焊电焊机的电极为钨棒，保护气体为氩气，其纯度为99.7%，流量为14L/min~15L/min；填充焊丝的材质与铜镍合金板的材质相同；电弧在不锈钢板上引燃，长度为3mm~5mm；
多层焊接，根据铜镍合金板的厚度对坡口进行多层焊接；
评定实验，选取多个焊接后的铜镍合金板进行评定实验。
2.根据权利要求1所述的铜镍合金焊接方法，其特征在于：两块水平放置的铜镍合金板之间的夹角为180°，厚度均为8mm±2mm；
两块铜镍合金板形成的坡口形状为Y形坡口，坡口间隙为2mm~3mm,坡口角度为60°±5°。
3.根据权利要求2所述的铜镍合金焊接方法，其特征在于：在铜镍合金板的正面进行焊接，坡口内由下至上依次包括打底焊层、第一中间层、第二中间层、盖面层，每一层的厚度均不超过3mm；
其中，打底焊层采用间断送进焊丝的方法焊接，焊接电流大小为90A~120A；第一中间层和第二中间层采用横向摆动的方式进行焊接，焊接电流的大小为140A~160A；盖面层也采用横向摆动的方式进行焊接，焊接电流大小为160A~180A。
4.根据权利要求1所述的铜镍合金焊接方法，其特征在于：两块铜镍合金板之间的夹角为90°，其中，第一铜镍合金板水平放置，厚度为10mm；第二铜镍合金板竖直放置在第一铜镍合金板上方，厚度为8mm；在所述第二铜镍合金板的底面上加工出坡口，所述第一铜镍合金板与第二铜镍合金板之间形成的坡口形状为单边Y形坡口，坡口间隙为2mm~3mm,坡口角度为45°±5°。
5.根据权利要求4所述的铜镍合金焊接方法，其特征在于：分别在第二铜镍合金板的内侧和外侧进行焊接，其中，在第二铜镍合金板内侧的焊层依次包括打底焊层、第一中间层、第二中间层、盖面层，在第二铜镍合金板外侧的焊层依次包括第一封底层和第二封底层，每一层的厚度均不超过3mm；其中，打底焊层采用间断送进焊丝的方法进行焊接，焊接电流大小为90A~120A；第一中间层和第二中间层采用横向摆动的方式进行焊接，焊接电流的大小为140A~160A；盖面层也采用横向摆动的方式进行焊接，焊接电流大小为160A~180A；第一封底层和第二封底层的焊接电流大小均为160A~180A。
6.根据权利要求5所述的铜镍合金焊接方法，其特征在于：焊接完成后，所述第二铜镍合金板内侧的焊脚宽度为8mm±2mm,第二铜镍合金板外侧的焊脚高度为6mm±2mm。
7.根据权利要求6所述的铜镍合金焊接方法，其特征在于：所述第二铜镍合金板为环状的圆筒形。
8.根据权利要求1所述的铜镍合金焊接方法，其特征在于：在坡口间隙处间隔放置多个相应厚度的垫片，使坡口间隙保持一致。
9.根据权利要求8所述的铜镍合金焊接方法，其特征在于：在焊接前还进行定位焊，即在坡口间隙处进行点焊加固，相邻的两个点焊处之间的距离为200mm，定位焊之后，将所述垫片取出。
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