紫铜与不锈钢焊接
钢与铜及其合金的焊接
钢和铜在高温时的晶格类型、晶格常数、原子半径等都很接近，这当然对焊接有利，但熔点、导热系数、膨胀系数等差异较大，给焊接造成一定的困难。
1.钢与铜及其合金的焊接性铜与钢的膨胀系数相差很多，而且铜-铁二元合金的结晶温度区间很大(约为300～400℃)，故在焊接时容易发生焊缝裂纹。
焊缝金属中含铁量在10～43%时，抗热裂性能最强。
液体铜或铜合金有可能向其所接触的近缝区的钢表面内渗透，并不断向微观裂口浸润深入，形成所谓的渗透裂纹[6]。
渗透裂纹可以是单个存在的，也可以是沿晶界发展而形成网状的。
实践证明，含镍、铝、硅的铜合金焊缝金属对钢的渗透较少，而含锡的青铜则渗透较严重。
含镍高于16%的铜合金焊缝在碳钢上不会造成渗透裂纹。
此外，钢的组织状态也对渗透裂纹有重要影响。
液态铜能浸润奥氏体而不能浸润铁素体，所以单相奥氏体钢容易发生渗透裂纹，而奥氏体-铁素体双相钢就不太容易发生渗透裂纹。
2.钢与铜及其合金的焊接工艺（1）熔焊大多数熔焊方法如气焊、手工电弧焊、埋弧焊、氩弧焊、电子束焊等都可以用于钢与铜及其合金的焊接。
待焊金属表面和焊丝表面都必须严格除油并清理直到露出金属光泽。
钢与紫铜焊接时，板厚大于3mm就需要开坡口，坡口形式与焊钢时相同。
X 形坡口不留钝边以保证焊透。
厚度3mm以上便可以采用埋弧焊。
手工电弧焊规范可参阅表1。
表1 钢与铜手工电弧焊规范不锈钢与铜焊接时，若采用不锈钢焊缝，则当焊缝含铜达到一定数量时会产生热裂纹。
若采用铜焊缝，则焊缝中含镍、铬、铁便会变硬变脆，或渗入不锈钢侧近缝区奥氏体晶界而使接头变脆。
只有采用与铜和铁都能无限固溶的镍或镍合金作填充金属才能保证良好的焊缝质量，达到较高的强度和塑性。
由于铜比不锈钢散热快得多，焊接时必须将电弧适当偏向铜侧。
（2）压焊铜与钢或铜合金在真空扩散焊是可获得优质接头，这种接头是由铜在铁中的固溶体与铁在铜中的固溶体组成共晶而形成的。
扩散焊的最佳焊接规范为：真空度0.1333～0.01333Pa，焊接温度900℃，压力49MPa，焊接时间20min。
T2紫铜与1Cr17Ni2不锈钢火焰钎焊焊接工艺技术研究
·４４·材料开发与应用２００９年６月技术支持。
４．１工艺评定ＱＪｌ０２；试板为１２和ＩＣｒｌ７Ｎｉ，尺寸均为２５ｍｉｌｌ×２５焊接设备：焊炬Ｈ０１—６、焊嘴２号；ｌｎｌｎ×８０ｍｎｌ；钎焊材料：钎料ＨＬＡｇＣｄ２６—１６．７—１７、钎剂钎焊参数见表３。
表３火焰钎焊焊接参数焊前用汽油清洗零件，用砂纸清理焊接锈蚀和氧化膜。
采用中性焰内外焰往复摆动式加热所焊试件。
先加热铜，由铜向不锈钢过渡热量，以减少不锈钢的加热时间，避免不锈钢过烧。
加热时间约为１～２ｍｉｎ，温度为６３５～６７０℃。
试件加热后，将蘸有钎剂的钎料填满整个焊缝。
焊接时采用内焰，时间为２０～３０ｓ。
用外焰继续均匀加热１５～２０ｓ，以保证焊料充分流入焊缝内部。
４．２工艺评定试验结果（１）焊缝外观检验：焊缝成形饱满，无未熔合、气孔、夹渣、裂纹等缺陷；（２）力学性能试验：拉伸试验和剪切试验结果显示．焊缝接头强度大于母材Ｔ２的。
５工艺试验根据工艺评定结果，我们采用工艺评定的焊接参数，结合对三通管路结构的工艺性改进，进行了一组焊接工艺试验。
共１１套三通管路，经６ＭＰａ气压试验，保压２０ｍｉｎ，全数合格，符合产品气密性要求。
金相组织分析见图２，焊接接头钎料向母材扩散充分，钎缝和母材结合紧密，未出现剥离现象，结合力强度较高。
与渗漏产品的金相组织（图３）对比，不锈钢与铜材间出现明显的组织剥离现象．第２４卷第３期范宇洪等：Ｔ２紫铜与１Ｃｒｌ７Ｎｉ２不锈钢火焰钎焊焊接工艺技术研究‘４５·６焊接接头显微组织检测分析７结论经过分析和多次试验，我们配制了合适的浸蚀剂，如表４所示。
腐蚀时，先腐蚀钎料，后腐蚀母材，并注意每次蘸取少量浸蚀剂轻轻腐蚀，切忌过量以免造成腐蚀过头。
表４金相试样浸蚀剂材料浸蚀剂Ｔ２５％一１０％（质量浓度）硫酸与硝酸水溶液钎料１０％（质量浓度）过硫酸铵水溶液！竺！！Ｚ盟婆三氢丝丛主芝垫醒ｉＱ坚些垄！塑竺！显微组织见图４，图５，可见，焊缝处组织致密、母材成分均匀，无偏析及疏松等缺陷；钎料向母材扩散充分，结合紧密。
不锈钢和铜焊接 Microsoft Word 文档
1.钢的主要成份铁与铜在液态时无限固溶，固态时有限固溶,不形成金属间化合物。
由于铁和铜在高温时的晶格类型、晶格常数和原子半径都很接近，它们之间的焊接比较有利。
但由于两者之间的物理差异，给焊接造成许多困难。
液态铜或铜合金对近缝区钢的结晶界有较强的渗透作用，在拉应力的作用下易形成渗透裂纹。
单相奥氏体钢容易产生热裂纹，而奥氏体钢双相钢就不容易产生渗透裂纹 电弧焊焊接不锈钢与铜时，采用铜与铁都能无限固溶的镍或镍基合金作填充材料，能保证良好的焊接质量,采用纯铜焊丝或不锈钢焊丝会生产热裂纹和脆化。
不锈钢与铜的焊接时，由于铜比不锈钢的散热性比快得多，焊接时必需将电弧偏向铜母材一侧。
钢与铜及其铜合金的钎焊、摩擦焊、电阻焊(对焊、缝焊机)、或闪光焊以爆炸焊也具有相当好的焊接性，并能获得满意的焊接接头。
铜与不锈钢的焊接要视焊接方法的选择而有所不同。
杭州诚宇焊接设备有限公司专业生产全自动焊接设备。
焊接源选用弧焊(氩气、co2、等离子、埋弧焊机为主的自动焊接设备),焊接省时省力省成本。
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T2紫铜与1Cr17Ni2不锈钢火焰钎焊焊接工艺技术研究
1 T2与 1Cr17N i2异种材料火焰钎 焊焊接工艺技术难点
( 1 ) T2 与 1Cr17N i2 是异种材料的焊接 ,焊 接困难 。火焰钎焊本身存在钎焊接头的耐热力 较差 、接头强度比较低 、钎焊时对表面清理及焊 件装配质量要求较高等缺点 。对操作者要求较 高 ,焊接质量的稳定性较差 。
·42·
材 料 开 发 与 应 用
2009年 6月
文章编号 : 100321545 (2009) 0320042204
T2紫铜与 1Cr17N i 2安东风仪表厂 ,陕西 西安 710065)
摘 要 :本文针对 T2紫铜与 1Cr17N i2不锈钢异种材料的焊接性差 ,接头强度低 ,质量稳定性不高的问题 ,对 接头结构 、焊接材料 、工艺参数 、操作技术等影响焊接质量的各种因素进行了深入分析和研究 。设计了合理的 接头结构及焊接参数 、选择匹配的焊接材料 ,进行了工艺试验和工艺评定 。并对接头力学性能 、金相及显微组 织进行了检测和分析 。 关键词 : T2; 1Cr17N i2;火焰钎焊 ;焊接参数 ;显微组织分析 中图分类号 : TG 454 文献标识码 : A
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材 料 开 发 与 应 用
2009年 6月
技术支持 。
QJ102;
4. 1 工艺评定
试板为 T2和 1C r17N i,尺寸均为 25 mm ×25
焊接设备 :焊炬 H01 - 6、焊嘴 2号 ;
mm ×80 mm;
钎焊材料 :钎料 HLAgCd26 - 16. 7 - 17、钎剂
金相组织分析见图 2,焊接接头钎料向母材 扩散充分 ,钎缝和母材结合紧密 ,未出现剥离现 象 ,结合力强度较高 。与渗漏产品的金相组织 (图 3)对比 ,不锈钢与铜材间出现明显的组织剥 离现象 。
紫铜与不锈钢的焊接
紫铜与不锈钢的焊接紫铜与不锈钢焊接可采用气焊、氩弧焊等焊接方法。
气焊的焊接熔池温度易于控制，容易实现单面焊双面成形，对焊件进行焊前预热和后热也较便利。
但由于氧乙炔焰温度低，热量分散，难以克服因紫铜散热快而引起焊不透的缺陷，较难获得良好的焊接质量。
手工氩弧焊（TIG）氩气保护可靠，熔池金属不易发生氧化；焊接温度高，能量集中且电弧和熔池可见性好，操作方便，易于控制熔池形状及焊缝成形；没有熔渣，不需焊后清渣，焊接接头外观质量好，故确定采用TIG焊的焊接方法。
焊接材料选择选用紫铜焊丝HS201作为填充材料。
焊前预热由于紫铜导热系数大，散热迅速，故施焊前必须先用中性焰对铜管一侧进行预热（温度400-450度），焊接过程中仍要保持焊缝层间温度不低于预热温度。
焊接施焊时采用短弧焊，电弧中心要偏向铜管侧约2-4mm，一方面减少铜管侧的热量损失，以免发生未焊透、未熔合等缺陷；另一方面也可防止不锈钢管一侧受热过多而产生烧穿、咬边现象。
采用连续送丝方式，不能采用不加焊丝而将0种母材直接熔合的方法。
施焊过程中尽量减少熄弧次数，熄弧前为防止出现弧坑和过早失去保护，应在熄弧前多添加填充金属，填满后再熄弧停止送氩气。
焊后保温焊接完毕后，用复合硅酸盐毡覆盖焊口保温缓冷，以减弱焊接应力，防止裂纹产生。
钢与紫铜的焊接特点焊接特点Fe与Cu的原子半径、点阵类型、晶格常数及外层电子数都比较接近，这对钢与紫铜之间的焊接比较有利。
但是，钢与紫铜的熔化焊接还有一定的难度，主要如下：(1).钢与铜的物理性能不同，熔点及线膨胀系数差异大。
紫铜的线膨胀系数大，在焊接过程中会产生较大的焊接应力。
(2).铜的导热系数是钢的8倍多，熔池的冷却速度比钢要大得多，氢的扩散逸出和水的上浮条件更为恶劣，形成气空的敏感性增大。
(3).在焊缝或近缝区易产生热裂纹，影响接头的强度及气密性，这是焊接工艺中重点要解决的问题。
由于钢与紫铜中含有—定量的杂质，如氧、硫、磷等。
铜与不锈钢的真空钎焊
黄铜是铜与锌的合金，力学性能和耐蚀性能均高于紫铜，能很好地进行 压力加工，成本也较低，多用于各种结构部件。为了提高黄铜的耐蚀性能、 力学性能或者切削性能，在其中加入少量锡、铝、锰、硅等元素，即得到锡 黄铜、铝黄铜、锰黄铜等多元黄铜。
ａｆｆｅｃｔｉｎｇ ｔｈｅ ｖａｃｕｕｍ ｂｒａｚｉｎｇ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ａｎｄ ｔｈｅ ｅｍ【ｐｈａｓｉｓ ｗａｓ ｌａｉｄ ｏｎ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ
ｔｈｅ ａｆｆｅｃｔ ｏｆ ｂｒａｚｉｎｇ ａｓｓｅｍｂｌｅｄ ｃｌｅａｒａｎｃｅ ｏｎ ｂｒａｚｉｎｇ ｒｅｓｕｌｔｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ．
ｃｏｐｐｅｒ Ｗａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌｓ．Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｓｏｌｄｅｒ ａｎｄ ｊｏｉｎｔｓ，ａｎｄ ｓｅａｉｎｇ ｏｆ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ
ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｗｅｒｅ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏａｌ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ．Ｆａｃｔｏｒｓ
ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｌ。ｃｈａｐｔｅｒ．Ｔｈｅ ２“ｏ ｃｈａｐｔｅｒ ｉｎｃｌｕｄｅｄ ｔｈｅ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ｏｆ ｖａｃｕｕｍ
ｊｏｉｎｔｓ．Ｉｎ ｔｈｅ ３”ｃｈａｐｔｅｒ，ｔｈｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｒｏｕｔｅｓ ｉｎｖｏｌｖｅｄ ｗｅｒｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ｔｈｅ
不锈钢和紫铜管的焊接方法
不锈钢和紫铜管的焊接方法
不锈钢和紫铜管的焊接方法可以根据实际情况选择以下几种常
用方法：
1. TIG焊接（氩弧焊）：TIG焊接是一种常用的高质量焊接方法，适用于不锈钢和紫铜管的焊接。
该方法需要使用惰性气体保护（通常是氩气），能够确保焊缝的质量和外观。
2. 焊锡焊接：对于较小直径的紫铜管，可以考虑使用焊锡焊接方法。
焊锡焊接需要使用适当的焊锡丝，通过加热和熔化焊锡来连接管道。
3. 气焊：气焊是一种传统的焊接方法，适用于较大直径的不锈钢和紫铜管的焊接。
该方法需要使用适当的焊接火焰和焊条，通过加热和融化金属来完成焊接。
无论选择哪种焊接方法，都应注意以下事项：
- 在进行焊接前，先清洁和处理管道表面，确保无油污、氧化物或其他杂质。
- 选择合适的焊接材料和焊接参数，以确保焊接质量和可靠性。
- 使用适当的个人防护措施，包括戴焊接面罩、手套和防护衣物，以确保人身安全。
请注意，以上仅为一般性建议，具体的焊接方法和操作步骤还应根据实际情况和要求进行选择和调整。
在进行焊接工作时，请务必遵守相关安全规范和操作规程。
氩弧焊技巧焊接不锈钢铜的专业技巧
氩弧焊技巧焊接不锈钢铜的专业技巧氩弧焊作为一种常用的焊接方法，在焊接不锈钢和铜等材料时具有独特的优势和技巧。
本文将介绍一些氩弧焊焊接不锈钢和铜的专业技巧，包括选择合适的设备和电流、准备焊接接头、控制电弧长度以及焊接过程中的注意事项。
一、选择合适的设备和电流在氩弧焊焊接不锈钢和铜时，选择合适的设备和电流非常重要。
首先，需要选择适用于不锈钢和铜焊接的氩弧焊机。
通常，使用直流电源的焊接机比使用交流电源的更适合焊接不锈钢和铜。
其次，选择合适的焊接电流是关键。
不同材料的焊接电流需求不同，较薄的不锈钢和铜板通常需要较低的电流，而较厚的材料则需要更高的电流。
根据设备的额定焊接电流范围和材料的厚度来确定合适的电流。
二、准备焊接接头在氩弧焊焊接不锈钢和铜之前，必须对接头进行适当的准备工作。
首先，确保接头表面干净、光亮。
使用无油的溶剂清洁接头表面，以去除油污等杂质。
确保接头两侧的边缘对齐，并对边缘进行必要的修整。
对于不锈钢材料，可能需要进行除铁氧化物的处理。
可以使用不锈钢刷或酸性溶液清除焊接区域的铁氧化物。
对于铜材料，可以使用铜刷清除氧化层。
三、控制电弧长度控制电弧长度是实现高质量焊接的关键之一。
电弧长度过长容易引起喷溅、烧穿等问题，而电弧长度过短则可能导致焊缝不充分。
一般情况下，电弧长度应保持在2-4毫米之间。
通过调整焊接电流和电弧长度来控制焊接过程中电弧的稳定性和热输入。
四、焊接过程中的注意事项在氩弧焊焊接不锈钢和铜时，还需注意以下事项。
1. 保持焊接区域干燥：湿气可能对焊接质量产生负面影响。
在焊接之前和焊接过程中，应尽量保持焊接区域的干燥。
2. 选择合适的焊接材料：为了获得理想的焊接质量，应选用适合不锈钢和铜的焊丝或焊条。
3. 控制焊接速度：焊接速度过快可能导致焊缝质量不佳，而速度过慢则可能引起烧穿等问题。
根据材料的厚度和焊接电流来合理控制焊接速度。
4. 注意气体保护：氩气是氩弧焊中常用的保护气体，用于保护焊接区域不受氧气和其他杂质的污染。
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紫铜与不锈钢(碳钢)管板焊接工艺试验
四川空分许丰淳蒋吉华
摘要采用钨极氩弧焊焊接紫铜与不锈钢（或碳钢)的管板接头，进行了系列的焊接工艺试验，探索出与之相适应的焊接材，其工艺性能良好、操作方便、焊接质量稳定等特点。
该工艺打破了娄似接头采用传统的铺锡钎焊方法，大大降低了工艺程难度、制造成本，缩短了生产周期、提高焊接接头的强度。
关键词：管板钨极氩弧焊热裂纹强度
—．实验的提出
该试验主要是针对透平膨胀机供油装置上的冷却器紫铜--不锈钢(碳钢)管板接头在焊接中出现的问题而提出的。
该类接头目前采用的是紫铜管与黄铜板材料，这样是为了便于采用锡钎焊：同时为了提高耐压值使用了胀接工艺，另外为了方便进行整体铺锡，还特意把黄铜板的管孔附近设计工艺槽。
由于钎焊与胀接是互相矛盾的丁艺，胀接需冷收缩而铺锡要热膨胀，往往先胀接好的管口一经加热就出现松动现象，造成漏锡及接头强度降低，有些接头根本达不到使用要求，最后只得采取管口封死等措施，才能保证使用。
据了解，目前低温机械公司生产的冷却器，基本上每台都有出现此类情况，造成冷却效率下降。
即使采用这样复杂的工艺，接头的强度也还是比较低，大约只能承受左右，而油泵的最大供油压力为，这给装置的正常运行带来了隐患。
最后一点就是采用整体铺锡钎焊方式，产品外观质量较差。
因此，就迫切的要求找到一种既能提高接头的焊缝强度，又简便易于实现，同时又能降低成本的焊接工艺方法。
根据多收集资料、了解专业信息，从分析钢与紫铜的焊接性能入手笔，我们提出采用手工钨极氩弧焊工艺解决该接头强度及气密性的问题。
二．钢与紫铜的焊接性能分析
1、钢与紫铜的焊接特点
Fe与Cu的原子半径、点阵类型、晶格常数及外层电子数都比较接近，这对钢与紫铜之间的焊接比较有利。
但是，钢与紫铜的熔化焊接还有一定的难度，主要如下：
(1).钢与铜的物理性能不同，熔点及线膨胀系数差异大。
紫铜的线膨胀系数大，在焊接过程中会产生较大的焊接应力。
(2).铜的导热系数是钢的8倍多，熔池的冷却速度比钢要大得多，氢的扩散逸出和水的上浮条件更为恶劣，形成气空的敏感性增大。
(3).在焊缝或近缝区易产生热裂纹，影响接头的强度及气密性，这是焊接工艺中重点
要解决的问题。
由于钢与紫铜中含有—定量的杂质，如氧、硫、磷等。
在焊接过程叫，这些杂质元素易形成各种低熔点的共晶体和脆性化合物而存于焊缝晶界处，严重削弱了金属在高温时的晶间结合力，是焊缝产生热裂纹的主要原因。
此外，焊缝中的铁元素对热裂纹倾向的影响比较大。
据有关资料介绍，当铁含量在10～43％时，焊缝具有最好的抗裂性能。
因此，控制焊缝的熔合比是相当重要的环节。
2.焊接要点
(1)．合理控制焊接热循环，改善焊接应力状态和消除氧化物、硫化物以及低熔点共晶体的有害作用。
具体地的方法就是采用热量集中的焊接方法，即:手工钨极氩弧焊接。
另外可采焊前预热的办法。
(2).正确选择焊接材料，控制焊缝的化学成分，限制有害杂质的含量。
(3)．拧制焊缝熔介比，以保证铁在焊缝中的含量在10—43％之间，使焊缝具有良好的抗裂性能。
(4)．采用合理的接头型式，改善接头的工艺性能和抗裂性能。
(5)．严格进行焊接前期处理。
三、实验方法、内容及接头性能
1．试验依据：参照CBl51附录C的要求进行。
2．试验：采用不同的焊接材料及坡口型式进行实验
3．检验内容：焊缝外观进行渗透检测(PT)、剖面进行金相宏观检测、强度及气密性试验。
强度及气密性试验：
4．各种试验方法及检测结果：
(1)．紫铜与不锈钢管板接头的焊接见下表：
5.结论
综合以上两组实验说明：只要选择正确的接头坡口型式、合适的焊接材料、合理的焊接规范，采用手工钨极氩弧焊是可以达到紫铜管与不锈钢(碳钢)管板接头的强度及气密性的要求，能够满足产品的设计要求的。
四．焊接工艺及焊接要点
(一).焊接工艺
1.焊接方法：手工钨极氩弧焊
2.焊接材料：紫铜焊丝HS201 ∮2
3.焊接规范参数：焊接电流I=80～110A 保护气体流量AR=l0～15 钨极直径=3．2 喷嘴直径=8～11
4.接头坡口型式(略)
(二) 焊接要点
1.焊前准备：紫铜管口(50CM范围内)焊接部位需严格去油、氧化物及其它污物，管板焊接坡口部位需去油、除涂锈等杂质。
2.施焊时，电弧应偏向紫铜侧，以减少熔合比，使FE元素的含量：控制在10～40％之间。
3.氩气的纯度要求≥99．99％
五、试验目的及意义
通过在紫铜与不锈钢(碳钢)管板接头的焊接试验，说明：该类接头采用熔化焊接的方法是可行的，是可以保证产品满足设计要求。
它能有效地降低低机公司冷却器的制造成本、生产周期及工艺难度：它大大提高了接头的强度，给中高压油泵在透平膨胀机供油装置上的应用扫清了障碍；同时，它显著提高了产品的外观质量。
总之，采用手工钨极氩弧焊焊接冷却器上紫铜与不锈钢(碳钢)管板接头是既经济、简便，又可靠的一种焊接工艺方法。