CN1285440C - 厚板紫铜不预热钨极氩弧焊微熔钎焊方法 - Google Patents

Abstract

厚板紫铜不预热钨极氩弧焊微熔钎焊方法，它涉及厚壁紫铜板焊接方法的改进。本发明第一阶段采用钨极氩弧焊电弧钎焊填充焊缝，用电弧加热母材坡口的底部，在不摆动的情况下填充焊丝，填充焊缝的高度为紫铜板厚度的1/3；第二阶段在不填焊丝的情况下加热重熔第一阶段的填充金属，并用电弧将熔化的金属液体延坡口的一侧向上挑起，直至坡口顶端，停留0.5-1s的时间当此处出现微小的熔化后电弧再向下移动，使这一侧形成钎料与母材混合的微熔层，用同样的方法使相对应的另一侧坡口形成微熔层，如此反复向前推进；第三阶段运用双点送丝快速填充焊丝形成微熔钎焊焊缝。本发明具有对厚板紫铜的焊接不用预热，焊接操作简单，焊缝成形美观，焊接质量高的优点。

Description

厚板紫铜不预热钨极氩弧焊微熔钎焊方法

技术领域：

本发明涉及厚壁紫铜板焊接方法的改进。

背景技术：

紫铜在400-700℃之间塑性和强度明显下降，紫铜的熔化焊(如气焊、手弧焊、TIG焊、MIG焊、电子束焊等)、钎焊(火焰钎焊、TIG钎焊等)等方法仍存在一些问题，如气体熔焊：比较适于薄铜板、铜件的修补或不重要结构的焊接。在对厚壁紫铜件焊接中存在许多问题：(1)预热温度高(600-700℃)，且焊接过程应连续进行。加热时间长，输入的热容量大，焊接热影响区较大，组织及性能变化较大，工人的工作条件十分恶劣。(2)气焊的保护效果不好。空气中的还原性气体侵入焊缝，铜中氧化物被还原。形成1066℃的低熔点共晶体(Cu+Cu₂O)分布于晶界，增加了热裂纹的倾向。(3)焊缝成形差，易变形、易出现气孔、未熔合、裂纹等缺陷。火焰钎焊：在工厂较常用。工艺上焊接区域要采用较高的温度(650-750℃)均匀加热焊接，加热时间长。而且还要保证焊接过程的连续进行。缺点是：焊接温度高，工人的工作条件十分恶劣，手工操作时加热温度较难掌握，焊接需要多人同时作业，对工人的技术要求高；输入的热容量大，焊接热影响区较大，组织与性能变化较大；采用焊剂，需要焊后清洗，接头强度较低。手工电弧焊：是熔焊中最常用的一种焊接方法。但在紫铜焊接中的主要问题是预热温度高，焊接质量差。(1)焊接工艺复杂：焊前预热(500-600℃)温度高，并且要保证焊接过程的连续进行。焊接区域高温停留时间长，输入热容量大，工人的工作条件十分恶劣。同时热影响区范围大、组织及接头性能变化较大。(2)合金元素蒸发严重：焊缝含氢、氧量高，锌蒸发严重，容易出现气孔、裂纹等缺陷。(3)焊接质量不稳定，焊缝成形差，接头强度低。TIG熔焊：TIG熔焊是紫铜焊接中一种较常用的焊接方法。对4mm以下的薄板紫铜件可不预热焊接。但对于4mm以上的紫铜件焊接中，预热(400-600℃)温度高仍是主要问题。其缺点具体体现为：(1)输入的热容量大，工人的工作条件十分恶劣。并且热影响区范围大，组织及接头性能变化较大，接头强度受损严重，生产效率低。(2)受焊接电流大、焊接速度快的影响，熔池中溶解的扩散氢较难溢出，容易形成气孔、裂纹、未熔合、未焊透等缺陷。如：在填充T2焊丝配合焊剂301时接头容易出现气孔及热裂纹等缺陷。在填充焊丝201时接头容易出现裂纹及气孔等缺陷。TIG钎焊：TIG焊具有热量集中、加热升温速度快、氩气可对近缝区有一定的冷却作用及TIG钎焊所特有的”阴极雾化”现象，能破碎和清洁钎缝表面的氧化膜等特性。为保证良好的钎焊接头(即母材不熔化)，电弧TIG钎焊要求采用较低的热输入，焊接过程中应采用较小的焊接电流。但其接头强度低、焊缝硬度高，塑性、韧性差。电子束焊：电子束焊接具有能量密度和穿透能力很强，一般不加填充焊丝，冷速快、晶粒细、热影响区小等优点。因此对厚壁紫铜作穿透性焊接有很大的优越性。但同样会出现许多问题：如厚壁紫铜焊接时由于电子束冲击发生熔化金属的飞溅，导致焊缝成形变坏。尤其是在厚壁紫铜管焊接时，由于其能量密度特别大。试件极容易烧穿，铜水流淌，不能形成焊缝。电子束焊接设备昂贵，焊接要求在真空中进行，工作环境受真空室大小限制。MIG焊：MIG焊具有适应范围广，生产效率高，焊接变形小，焊接过程易于实现自动化等优点。是焊接中、厚壁紫铜的理想方法。但必须预热600～700℃，对氧元素很敏感，在焊接脱氧不足的铜时，焊缝的气孔较多，且强度较低。同时对薄板焊接指导意义不强，在焊接薄板时熔池的稳定性差，容易出现熔池过热、下塌等焊接质量问题。

发明内容：

本发明的目的是提供一种厚板紫铜不预热钨极氩弧焊微熔钎焊方法，它具有对厚板紫铜的焊接不用预热，焊接操作简单，焊缝成形美观，焊接质量高的特点。本发明的方法是这样实现的：首先将两个厚紫铜板的对接处分别开出45°的坡口，然后按三个阶段进行焊接，第一阶段采用钨极氩弧焊电弧钎焊填充焊缝，用电弧加热母材坡口的底部，在不摆动的情况下填充焊丝，填充焊缝的高度为紫铜板厚度的1/3，焊接速度为2.5-3.5mm/s，焊接电流为120-140A；第二阶段在不填焊丝的情况下加热重熔第一阶段的填充金属，并用电弧将熔化的金属液体延坡口的一侧向上挑起，直至坡口顶端，停留0.5-1s的时间当此处出现微小的熔化后电弧再向下移动，使这一侧形成钎料与母材混合的微熔层，用同样的方法使相对应的另一侧坡口形成微熔层，如此反复向前推进，直至整条焊缝全部形成微熔层，重熔速度为2.5-3.5mm/s，重熔焊接电流为150-170A；第三阶段运用双点送丝快速填充焊丝形成微熔钎焊焊缝，焊接速度为4-5mm/s，焊接电流为160-180A。快速填充焊丝避免坡口的微熔层有过多的熔化及过多的热输入使坡口附近的母材晶粒与母材晶粒相差过大，焊接完毕后可清楚的观察到焊缝表面呈现双鱼鳞纹形状。本发明所述的填充焊丝是熔点为600-800℃含Ag和P的三元合金钎料。本发明的优点为：1、用本方法可实现氩气保护下的厚板紫铜无预热焊接。2、焊接表面无须特殊处理，操作简单，接头可靠。3、由于焊接温度较低，一般在1100～1200℃以下，可有效的减少母材热影响区的宽度及晶粒的粗大程度。4、通过熔化的母材与熔化的钎料在界面上的冶金反应，可形成具有一定宽度和厚度Ag、P的固熔体，在力学性能及化学成分方面起到母材金属与焊缝金属的衔接作用。5、焊缝外观成形美观，无明显的焊接缺陷。6、焊缝的加强高低于熔焊的加强高，可有效节约焊材。7、背面成形好，变形小。应用本方法焊接厚板紫铜材料能达到的指标为：接头拉伸强度：≥95％，弯曲角：100°，延伸率≥20％。

附图说明：

图1是已有熔焊焊接界面示意图，图2是已有钎焊焊接界面示意图，图3是本发明的微熔一钎焊界面示意图，图3中的1是厚板紫铜，2是微熔层，3是填充焊丝。

具体实施方式：

具体实施方式一：(参见图3)本实施方式的方法是这样实现的：首先将两个厚紫铜板的对接处分别开出45°的坡口，然后按三个阶段进行焊接，第一阶段采用钨极氩弧焊电弧钎焊填充焊缝，用电弧加热母材坡口的底部，在不摆动的情况下填充焊丝，填充焊缝的高度为紫铜板厚度的1/3，焊接速度为2.5-3.5mm/S，焊接电流为120-140A；第二阶段在不填焊丝的情况下加热重熔第一阶段的填充金属，并用电弧将熔化的金属液体延坡口的一侧向上挑起，直至坡口顶端，停留0.5-1s的时间当此处出现微小的熔化后电弧再向下移动，使这一侧形成钎料与母材混合的微熔层，用同样的方法使相对应的另一侧坡口形成微熔层，如此反复向前推进，直至整条焊缝全部形成微熔层，重熔速度为2.5-3.5mm/S，重熔焊接电流为150-170A；第三阶段运用双点送丝快速填充焊丝形成微熔钎焊焊缝，焊接速度为4-5mm/s，焊接电流为160-180A。快速填充焊丝避免坡口的微熔层有过多的熔化及过多的热输入使坡口附近的母材晶粒与母材晶粒相差过大，焊接完毕后可清楚的观察到焊缝表面呈现双鱼鳞纹形状。本实施方式中所述的填充焊丝是熔点为600-800℃含Ag和P的三元合金钎料。

具体实施方式二：本实施方式中第一阶段的焊接电流为131A；第二阶段的焊接电流为160A；第三阶段的焊接电流为168A。其它工艺条件及工艺步骤与具体实施方式一相同。

Claims (3)

1、厚板紫铜不预热钨极氩弧焊微熔钎焊方法，其特征在于首先将两个厚紫铜板的对接处分别开出45°的坡口，然后按三个阶段进行焊接，第一阶段采用钨极氩弧焊电弧钎焊填充焊缝，用电弧加热母材坡口的底部，在不摆动的情况下填充焊丝，填充焊缝的高度为紫铜板厚度的1/3，焊接速度为2.5-3.5mm/s，焊接电流为120-140A；第二阶段在不填焊丝的情况下加热重熔第一阶段的填充金属，并用电弧将熔化的金属液体延坡口的一侧向上挑起，直至坡口顶端，停留0.5-1s的时间当此处出现微小的熔化后电弧再向下移动，使这一侧形成钎料与母材混合的微熔层，用同样的方法使相对应的另一侧坡口形成微熔层，如此反复向前推进，直至整条焊缝全部形成微熔层，重熔速度为2.5-3.5mm/s，重熔焊接电流为150-170A；第三阶段运用双点送丝快速填充焊丝形成微熔钎焊焊缝，焊接速度为4-5mm/s，焊接电流为160-180A。

2、根据权利要求1所述的厚板紫铜不预热钨极氩弧焊微熔钎焊方法，其特征在于所述的填充焊丝是熔点为600-800℃含Ag和P的三元合金钎料。

3、根据权利要求1所述的厚板紫铜不预热钨极氩弧焊微熔钎焊方法，其特征在于第一阶段的焊接电流为131A；第二阶段的焊接电流为160A；第三阶段的焊接电流为168A。

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