紫銅和紫銅的鎢極氬弧焊接

1、紫銅和紫銅的鴇極氮弧焊接2007年06月13日星期三17:42紫銅母排焊接存在的問題及解決措施北京電器有限公司楊效民摘要：由于紫銅母排在焊接過程中，容易出現(xiàn)裂紋、氣孔、變形、焊瘤、未焊透等缺陷，這些缺陷給產(chǎn)品質(zhì)量造成嚴重影響。為了使母排在焊接上有一個高的質(zhì)量保證，經(jīng)過多次反復(fù)分析、研究，采用了鴇極氮弧焊接技術(shù)，從鴇極氮弧焊的焊接特點分析和紫銅材料的焊接特性，找出了適合紫銅焊接的工藝參數(shù)，以這些參數(shù)為標準對產(chǎn)品進行焊接，產(chǎn)品的質(zhì)量有了改善、提高，經(jīng)濟效益明顯增加。鴇極氮弧焊，對紫銅母排的焊接確實是一種提高質(zhì)量的保證，是一種極好的焊接方法，氮弧焊接也存在著焊接成本高、氮氣昂貴、設(shè)備復(fù)雜、生產(chǎn)效率低

2、等不足。關(guān)鍵詞：紫銅焊接氮弧焊接引言在長期的母線生產(chǎn)過程中，銅母排的焊接質(zhì)量一直是困擾生產(chǎn)廠家的一個問題。本文從母排焊接的各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，根據(jù)銅母排焊接的特點，容易出現(xiàn)的問題，找出了保證母排焊接質(zhì)量的多種方法。實踐證明，行知有效，提高了生產(chǎn)率，保證了焊接質(zhì)量，使企業(yè)的生產(chǎn)效率穩(wěn)步提高。本文介紹了鴇極氮弧焊對紫銅母排焊接的特點、焊接材料、焊接工藝參數(shù)的選擇，保證焊接質(zhì)量所采取的措施和方法。1銅母排的焊接特點1.1容易產(chǎn)生裂紋這是由材料本身的物理和化學(xué)特性決定的，紫銅的焊接收縮率較大，焊接加熱區(qū)較寬，故焊接接頭承受較大的收縮拉應(yīng)力，造成焊后變形大，銅中的雜質(zhì)氧、磷、鉛、硫等雜質(zhì)都會給焊接帶來困難。銅

3、在液態(tài)時極易與這些雜質(zhì)形成低熔共晶物，在熔池金屬凝固后期或在熱影響區(qū)，這些低熔點共晶物以液膜形式分布在銅的晶粒邊界，顯著的降低了銅的高溫強度和塑性，由于焊縫被雜質(zhì)污染和合金化及焊縫的不致密性，將導(dǎo)致銅接頭的物理特性下降。所以必須控制有害雜質(zhì)的含量，必須選用脫氧銅，焊前徹底清理母材和焊材的污物及潮氣，減少氧的來源。另外，要對熔池進行脫氧處理，在焊接時加硼砂或硼酸，它們能脫氧，溶解氧化銅與之生成復(fù)雜的化合物，變成熔渣而除去。1. 2容易產(chǎn)生未熔合和未焊透銅母排焊接時導(dǎo)熱性均是鋼的8倍，熱容量大，所以難以溶化，母材和焊材熔合困難。因此，必須采取能量集中的強熱源，而且要對母排進行預(yù)熱，才能避免未溶合和

4、未焊透。1.3容易產(chǎn)生氣孔焊接時，銅母排產(chǎn)生氣孔主要是氫氣孔。銅在液態(tài)時能溶解大量的氫，而且在凝周時氫的溶解度急劇減小，銅的導(dǎo)熱性強，熔池凝固特別快，大量的氫氣來不及逸出，就在焊縫中形成氫氣孔。另外，熔池金屬氧化生成的氧化亞銅被氫氣或一氧化碳還原而生成水蒸汽或二氧化碳，也會生成氣孔。化學(xué)方程式Cu2O+H*2Cu+H20tCu2O+CO>2Cu+C02防止氣孔的主要途徑是預(yù)防氫的溶解和銅的氧化，減少氫、氧的來源和降低熔池的冷卻速度是極其重要的。1. 4接頭的物理、化學(xué)特性銅焊頭的特性如力學(xué)性能、導(dǎo)電性能、耐蝕性能均低于母材，尤其是塑性和韌性。這是因為銅在焊接時，容易產(chǎn)生過熱和晶粒變粗大，

5、在晶界有脆性共晶體存在，合金元素燒損，焊縫被雜質(zhì)污染并存在焊接缺陷。2. 5銅焊接存在的焊接缺陷銅母排的焊接焊口，除了容易產(chǎn)生裂紋，未熔合、未焊透、產(chǎn)生氣孔外，還容易產(chǎn)生其余缺陷，如表面焊縫尺寸不符合要求，咬邊、表面夾渣、焊瘤、弧坑等。2鴇極氮弧焊、母線銅排焊接的高質(zhì)量保證為了使銅排在焊接上有一個高的質(zhì)量，經(jīng)過生產(chǎn)實踐，證明鴇極氮弧焊接是一種極好的焊接方法。下面從鴇極氮弧焊接的工藝特點、不足，及在銅母排的焊接上的應(yīng)用等方面加以論述。3. 1氮弧焊的工藝特點2. 1.1焊接過程穩(wěn)定，電弧能量參數(shù)可精確控制氧氣是單原子分子，穩(wěn)定性好，在高溫下不分解，不吸熱，熱導(dǎo)率很小，所以，在焊接時，電弧的熱量損

6、失小，電弧一旦引燃就能夠穩(wěn)定燃燒。另一方面，鴇極本身不會產(chǎn)生熔滴過渡，弧長變化干擾因素相對減少，也有助于電弧的穩(wěn)定燃燒。2. 1.2焊接質(zhì)量好氧氣是一種惰性氣體,它既不溶于液態(tài)金屬,又不與金屬起任何化學(xué)反應(yīng),而氮氣的相對原子質(zhì)量較大，有利于形成良好的氣流隔離層，有效的阻止氧、氮等侵入焊縫金屬，氮弧焊接是明弧焊接，焊接過程參數(shù)穩(wěn)定，易于檢測及控制，是理想的焊接方法。2. 1.3焊接區(qū)無熔渣焊接過程中,可清楚的看清熔池和焊縫成形過程。3鴇極氮弧焊接的不足3. 1抗風能力差鴇極氮弧焊是利用氮氣為保護氣進行焊接,抗測向風的能力較差，當側(cè)向風較小時，可降低噴嘴至工件的距離，同時加大保護氣體的流量，側(cè)風較

7、大時，必須采取防風措施。3. 2對工件清理要求較高由于采用氮氣進行焊接保護，無脫氧和去氫作用，為了避免氣孔，裂紋等缺陷，焊接前必須嚴格去除，清洗銅母排焊口處的油漬、污物。3. 3生產(chǎn)率低由于鴇極的載流能力有限，致使鴇極氮弧焊的熔透能力較低，焊接速度小，焊接生產(chǎn)品率低。4鴇極氮弧焊在銅母排焊接上的應(yīng)用用鴇極氮弧焊焊接銅母排可以獲得高質(zhì)量的焊縫，這是因為氮氣對熔池的保護效果好，焊縫成形美觀，氮弧的溫度高，熱量集中，因而焊接熱影響區(qū)窄，焊件變形小。4. 1焊前的準備工作a坡口的制備：根據(jù)銅母材的厚度，制備不同的坡口，母排厚度為6mm,坡口形式見表1表1銅母排焊接接頭坡口形狀及尺寸坡口形式示意圖板厚6

8、/mm間隙b/mm鈍邊p/mm坡口角度a/(0)V形坡口60112900b焊前清理：氧氣是惰性氣體，焊接過程不與液態(tài)金屬發(fā)生任何反應(yīng)，因此氮弧焊無去氫、脫氧作用，為了保證焊接質(zhì)量，焊前應(yīng)該仔細清除焊絲及焊件坡口兩側(cè)的氧化膜，潮氣和油污等污物，清理方法分為機械法和化學(xué)法。機械法是用電動綱絲刷或砂布等機械方法去除污物，直至露出金屬光澤?；瘜W(xué)法是將銅母排，焊絲置于3040C,10瓶氧化鈉溶液中除油，然后用清水沖洗干凈，再置于3540%肖酸或者1015麻酸溶液中浸蝕23min,再沖清水沖刷干凈并烘干。c襯墊的制備：熔池中的銅液流動性很好，為了防止銅液從坡口背面流出，保證根部背面成形，因而需用襯墊，鋼墊

9、和紫銅墊均可，并且為了保證焊縫背面成形，襯墊上要開設(shè)成形槽，要用夾具將工件與襯墊夾緊。為了防止銅母排在焊接受熱變形，要用夾具將工件夾緊。d焊前預(yù)熱：由于銅的導(dǎo)熱性很強，焊前工件常需預(yù)熱，預(yù)熱可保證焊縫根部可靠的熔合和焊透，并能夠提高焊接速度，降低焊接冷卻速度，改善結(jié)晶條件，保證焊縫質(zhì)量。銅母排厚度為6mm預(yù)熱溫度350400C，預(yù)熱溫度不宜過高，預(yù)熱過高容易使熱影響區(qū)擴大，在高溫下停留時間過長，造成過度氧化和晶粒嚴重長大，降低焊縫的物理、化學(xué)特性。加熱方法為氣體火焰加熱和加熱爐加熱，為了使焊件在焊接過程中能保持給定的預(yù)熱溫度，可進行輔助加熱，以補償熱量的散失。e焊絲選擇：鴇極量弧焊在母排焊接時

10、，需要對V形坡口添加必要的金屬，主要作用是填滿坡口，并調(diào)整焊縫成分，改善焊縫性能，選擇焊絲時，按照”等成分匹配”原則，根據(jù)GB/T3669-2001銅及銅合金焊絲選擇合適的焊絲。5鴇極氮弧焊焊接銅母排工藝參數(shù)的選擇鴇極氮弧焊的工藝參數(shù)主要有電流的種類及極性、焊接電流、焊接速度、鴇極直徑及形狀、保護氣體流量等。5. 1電流和極性的選擇不同的電流種類及極性具有不同的工藝特點，適用于不同材料的焊接。因此，要根據(jù)工件的材料選擇電流種類和極性焊接紫銅母排，采用直流正接法，即正極接工件、負極接鴇極。采用直流正接時，電子從鴇極向焊件高速沖擊，產(chǎn)生大量的熱，因此熔池深而窄，生產(chǎn)率高，工件變形小，而鴇極本身產(chǎn)生

11、的熱量較小，不易過熱。焊接電流的大小決定熔深。因此，在選定了電流的種類及極性后，還要根據(jù)銅排厚度選擇電流的大小。6. 2焊接速度焊接紫銅母排采用左焊法，焊接速度影響焊接線能量，焊接線能量是指熔焊時，由焊接能源輸入給單位長度焊縫上的能量，其計算公式為：q=IU/u式中：I焊接電流AU電弧電壓Vu一焊接速度cm/sq一線能量J/cm焊接速度也影響熔深及熔寬。通常根據(jù)紫銅母排厚度來選擇焊接速度，而且為了保證良好的焊縫成形，焊接速度應(yīng)與焊接電流、預(yù)熱溫度及保護氣的流量適當匹配，焊接速度太快時，容易出現(xiàn)未焊透，咬邊等缺陷，而焊接速度太慢時，會出現(xiàn)焊縫太寬，燒穿等缺陷?，F(xiàn)以焊接6mms母線為例，步驟是：引

12、弧后，焊炬應(yīng)平穩(wěn)的向前作直線運動，保持恒定的電弧長度，不加絲時，弧長12mm加絲時，弧長25mm焊炬移動時，可作間斷的停留，待母材達到一定熔深后，再加焊絲，向前移動，添加焊絲時，要配合焊炬的運行動作，在焊接坡口處尚未達到溶化溫度時，焊絲處于熔池前的氮氣保護區(qū)內(nèi)，熔池加熱到一定溫度后，從熔池邊緣送入焊絲，如發(fā)現(xiàn)熔池中，混入較多雜質(zhì)時，應(yīng)停止加焊絲，并將焊絲適當加長，用焊絲挑去熔池表面雜質(zhì)，熔池不清時，不添加焊絲。銅母排焊接時，要嚴格控制鴇極與焊絲或與熔池接觸，如果相接觸，會產(chǎn)生大量的金屬煙塵，煙塵落入熔池，焊道上會產(chǎn)生大量的蜂窩狀氣孔和裂紋，如果出現(xiàn)鴇極接觸焊絲和熔池，應(yīng)停止焊接，更換鴇極或?qū)Ⅷd

13、極尖端重新修磨，達到無銅金屬為止，受煙塵污染的焊縫金屬要清除干凈。開始焊接時，焊接速度適當放慢，待銅排母材得到一定的預(yù)熱，以保證焊透和獲得均勻一致的焊縫成形，然后再提高焊速，為防止焊縫始端產(chǎn)生裂紋，在開始焊2030mrtg稍停，使焊縫稍冷卻再繼續(xù)焊接。或者把焊縫的起始部分留出一小段不焊，先焊其余部分，最后以相反方向焊接起始部分，6mm銅母排，分為多層焊接，為23層，打底焊道要保證熔合良好，并要有一定厚度，以防止焊縫產(chǎn)生氣孔和裂紋缺陷，以后各層要以窄焊道施焊，焊炬工作橫向擺動，以使焊縫金屬獲得良好的保護，層間溫度應(yīng)不低于預(yù)熱溫度，焊下一層前，要以鋼絲刷清理焊縫表面氧化物。5.3鴇極直徑及端部形狀

14、鴇極直徑及形狀是重要的鴇極氮弧焊參數(shù)之一，通常根據(jù)電流種類、極性和大小來選擇，鴇極的選用原則是保證鴇極許用電流大于所用焊接電流的前提下，盡量選用直徑較小的鴇極。鴇極的許用電流決定于鴇極直徑，電流的種類及極性，鴇極直徑越大，其許用電流越大，直流正接時，鴇極載流能力最大。鴇極的端部形狀對焊接過程穩(wěn)定性及焊縫成形有重要影響，通常根據(jù)電流的種類、極性及大小來選擇。5.4噴嘴孔徑及氮氣流量氮弧焊的噴嘴孔徑越大，保護區(qū)越大，但是太大時，熔池及電弧的可觀察性變差，對于一定的噴嘴的孔徑，保護氣流量有一個合適的范圍，氮氣流量太小時，氣體保護效果不好，流量太大時，氣流層中出現(xiàn)紊流，空氣易被卷入，保護效果不好，所以

15、，噴嘴直徑及氮氣流量，通常根據(jù)電流的種類和大小，極性來選擇。5.5鴇極的伸出長度通常將露在噴嘴外面的鴇極長度，稱為鴇極的伸出長度，伸出長度太大時，鴇極易過熱，且保護效果差，而伸出長度太小時，噴嘴易過熱，鴇極的伸出長度一般保持在56mm5.6噴嘴離工件的距離噴嘴離工件的距離要與鴇極伸出長度相匹配，一般控制在814mm間，距離過小影響視線，且導(dǎo)致鴇極與熔池接觸，使焊縫夾鴇并降低鴇極壽命，距離過大時，保護效果差，電弧不穩(wěn)定。綜上所述，氮弧焊焊接紫銅母排的工藝參數(shù)的選擇是至關(guān)重要的，它直接影響到焊接質(zhì)量，經(jīng)過實踐證實，焊接6mnB銅排采用以下工藝參數(shù)，見表2:表2紫銅氮弧焊工藝參數(shù)厚度/mm坡口形式鴇徑/mm焊絲徑/mm噴嘴徑/mm氧氣流量/L-min-1焊接電流/A6V形4-54101014300350厚度/mm預(yù)熱溫度/C間隙和角度焊速/cmmin-1鴇極錐角1(°)鴇極平頂直徑/mm焊層數(shù)63504001、90°1825601.52-3結(jié)論：生產(chǎn)實踐證明，鴇極量弧焊接紫銅母排，保護效果好，焊縫質(zhì)量高，保護氣流穩(wěn)定，能有效的隔絕周圍空氣，不溶于金屬又不和金屬發(fā)生反應(yīng)，焊接時熔池穩(wěn)定，飛濺很少，金屬