1. 钢与铜及铜合金焊接时产生裂纹的起因是什么
一 是高导热率的影响。铜的热导热率比碳钢大7~11倍,当采纳的工艺参数与焊接同厚度碳钢差不多时,则铜材很难融化,填充金属和母材也不能很好地熔合。
二是焊接接头的热裂偏向大。焊接时,熔池内铜与其中的杂质构成低熔点共晶物,使铜及铜合金具备分明的热脆性,产生热裂纹。
三是产朝气孔的缺点比碳钢严峻得多,与要是氢气孔。
四是焊接接头性能的变动。晶粒粗化,塑性降低,耐蚀性降低等。
2. 铜的分类及常见的加工方法有哪些
常见分类:
黄铜是由铜和锌所组成的合金
白铜是铜和镍的合金
青铜是铜和除了锌和镍以外的元素形成的合金,主要有锡青铜,铝青铜等
紫铜是铜含量很高的铜,其它杂质总含量在1%以下。
1、紫铜
红铜即纯铜,又名紫铜,纯铜密度为8.96,熔点为1083℃。具有很好的导电性和导热性,塑性极好,易于热压和冷压力加工,大量用于制造电线、电缆、电刷、电火花专用电蚀铜等要求导电性良好的产品。
因呈紫红色而得名。它不一定是纯铜,有时还加入少量脱氧元素或其他元素,以改善材质和性能,因此也归入铜合金。中国紫铜加工材按成分可分为:普通紫铜(T1、T2、T3、T4)、无氧铜(TU1、TU2和高纯、真空无氧铜)、脱氧铜(TUP、TUMn)、添加少量合金元素的特种铜(砷铜、碲铜、银铜)四类。
紫铜的电导率和热导率仅次于银,广泛用于制作导电、导热器材。紫铜在大气、海水和某些非氧化性酸(盐酸、稀硫酸)、碱、盐溶液及多种有机酸(醋酸、柠檬酸)中,有良好的耐蚀性,用于化学工业。另外,紫铜有良好的焊接性,可经冷、热塑性加工制成各种半成品和成品。20世纪70年代,紫铜的产量超过了其他各类铜合金的总产量。
紫铜中的微量杂质对铜的导电、导热性能有严重影响。其中钛、磷、铁、硅等显着降低电导率,而镉、锌等则影响很小。氧、硫、硒、碲等在铜中的固溶度很小,可与铜生成脆性化合物,对导电性影响不大,但能降低加工塑性。普通紫铜在含氢或一氧化碳的还原性气氛中加热时,氢或一氧化碳易与晶界的氧化亚铜(Cu2O)作用,产生高压水蒸气或二氧化碳气体,可使铜破裂。这种现象常称为铜的"氢病"。氧对铜的焊接性有害。铋或铅与铜生成低熔点共晶,使铜产生热脆;而脆性的铋呈薄膜状分布在晶界时,又使铜产生冷脆。磷能显着降低铜的导电性,但可提高铜液的流动性,改善焊接性。适量的铅、碲、硫等能改善可切削性。
2、黄铜
以锌作主要添加元素的铜合金,具有美观的黄色,统称黄铜。铜锌二元合金称普通黄铜或称简单黄铜。三元以上的黄铜称特殊黄铜或称复杂黄铜。含锌低於36%的黄铜合金由固溶体组成,具有良好的冷加工性能,如含锌30%的黄铜常用来制作弹壳,俗称弹壳黄铜或七三黄铜。含锌在36~42%之间的黄铜合金由和固溶体组成,其中最常用的是含锌40%的六四黄铜。为了改善普通黄铜的性能,常添加其他元素,如铝、镍、锰、锡、硅、铅等。铝能提高黄铜的强度、硬度和耐蚀性,但使塑性降低,适合作海轮冷凝管及其他耐蚀零件。锡能提高黄铜的强度和对海水的耐腐性,故称海军黄铜,用作船舶热工设备和螺旋桨等。铅能改善黄铜的切削性能;这种易切削黄铜常用作钟表零件。黄铜铸件常用来制作阀门和管道配件等。
最简单的黄铜是铜-锌二元合金,称为简单黄铜或普通黄铜,改变黄铜中锌的含量可以得到不同机械性能的黄铜。黄铜中锌的含量越高,其强度也较高,塑性稍低。工业中采用的黄铜含锌量不超过45%,含锌量再高将会产生脆性,使合金性能变坏。在黄铜中加1%的锡能显着改善黄铜的抗海水和海洋大气腐蚀的能力,因此称为"海军黄铜"。锡能改善黄铜的切削加工性能。铅黄铜即我们通常所说的易削国标铜。加铅的主要目的是改善切削加工性和提高耐磨性,铅对黄铜的强度影响不大。雕刻铜也是铅黄铜的一种。多数黄铜具有良好色泽、加工性、延展性,易于电镀或涂装。
黄铜又分:
1)普通黄铜
它是由铜和锌组成的合金。
当含锌量小于39%时,锌能溶于铜内形成单相a,称单相黄铜,塑性好,适于冷热加压加工。当含锌量大于39%时,有a单相还有以铜锌为基的b固溶体,称双相黄铜,b使塑性小而抗拉强度上升,只适于热压力加工。
代号用"H+数字"表示,H表示黄铜,数字表示铜的质量分数。如H68表示含铜量为68%,含锌量为32%,的黄铜,铸造黄铜则在代号前"Z"字,如ZH62。
H90、H80单相,金黄色,故有金色共称之,称为镀层,装饰品,奖章等。
H68、H59属于双相黄铜,广泛用于电器上的结构件,如螺栓,螺母,垫圈、弹簧等。
一般情况下,冷变形加工用单相黄铜热变形加工用双相黄铜。
2)特殊黄铜
在普通黄铜中加入其它合金元素所组成的多元合金称为黄铜。常加入的元素有铅、锡、铝等,相应地可称为铅黄铜、锡黄铜、铝黄铜。加合金元素的目的。主要是提高抗拉强度改善工艺性。
代号:为"H+主加元素符号(除锌外)+铜的质量分数+主加元素质量分数+其它元素质量分数"表示。
如:HPb59-1表示铜的质量分数为59%,含主加元素铅的质量分数为1%,余量为锌的铅黄铜。
3、白铜
以镍为主要添加元素的铜合金。铜镍二元合金称普通白铜;加有锰、铁、锌、铝等元素的白铜合金称复杂白铜。工业用白铜分为结构白铜和电工白铜两大类。结构白铜的特点是机械性能和耐蚀性好,色泽美观。这种白铜广泛用於制造精密机械、化工机械和船舶构件。电工白铜一般有良好的热电性能。锰铜、康铜、考铜是含锰量不同的锰白铜,是制造精密电工仪器、变阻器、精密电阻、应变片、热电偶等用的材料。
4、青铜
原指铜锡合金,后除黄铜、白铜以外的铜合金均称青铜,并常在青铜名字前冠以第一主要添加元素的名。锡青铜的铸造性能、减摩性能好和机械性能好,适合於制造轴承、蜗轮、齿轮等。铅青铜是现代发动机和磨床广泛使用的轴承材料。铝青铜强度高,耐磨性和耐蚀性好,用於铸造高载荷的齿轮、轴套、船用螺旋桨等。铍青铜和磷青铜的弹性极限高,导电性好,适於制造精密弹簧和电接触元件,铍青铜还用来制造煤矿、油库等使用的无火花工具。
代号:表示方法为"Q+主加元素符号及质量分数+其它元素的质量分数"所组成。铸造产品则在代号前加"Z"字,
如:Qal7表示含铝为5%,其余为铜的铝青铜ZQsn10-1表示含锡量为10%,其它合金元素含量为1%,余量为铜的的铸造锡青铜。
青铜又可分为锡青铜和特殊青铜(即无锡青铜)两类。
(1)是由锡为主加元素的铜锡合金,也称为锡青铜
当含锡量小于5~6%,锡溶于铜中形成a固溶体,塑性上升,当含锡量大于5~6%时,由于出现了Cu31sb8为基的固溶体,抗拉强度下降,所以秤的锡青铜含锡量大多在3~14%之间,当含锡量小于5%,适用于冷变形加工,当含锡量为5~7%时的适用于热变形加工。当含锡量大于10%时,适用于铸造。
由于a与&电极电位相近,且成分中的锡氮化后生成致密的二氧化锡薄膜,耐大气、耐海水等的耐蚀性上升,只是耐酸性较差。
因为锡青铜结晶温度范围较宽,流动性差,不易形成集中缩孔,而易形成枝晶偏析和分散缩孔,铸造收缩率小,有利于得尺寸极接近于铸型的
铸件,所以适于铸造形状复杂。壁厚较大的条件,而不适宜铸造要求致密度高和密封性好的铸件。
锡青铜有良好的减摩性,抗磁性及低温韧性。
锡青铜按生产方法可分为压力加工锡青铜与铸造锡青铜两大类。
A、压力加工锡青铜
含锡量一般小于8%,宜冷热压力加工成板|、带、棒、管等型材供应,经加工硬化后,其抗拉强度、硬度上升、而塑性下降。再退火后可保持较高抗拉强度下改善塑性、尤其是获得高的弹性极限。
适制仪表上要求耐蚀及耐磨件,弹性件,抗磁件及机器中滑动轴承,轴套等
常用的有Qsn4-3 Qsn6.5~0.1。
B、铸造锡青铜
以铸锭供应,由铸造车间铸成铸件使用,适宜铸造形状复杂但致密度要求不高的铸件,如滑动轴承、齿轮等。常用的有ZQsn10-1 ZQsn6-6-3。
(2)特殊青铜
加入其它元素以取代锡,或为无锡青铜,多数特殊青铜都比锡青铜具有更高的机性,耐磨性与耐蚀性,常用的有铝青铜(QAL7 QAL5)铅青铜(ZQPB30)等。
以镍为主要添加元素的铜基合金呈银白色,称为白铜。镍含量通常为10%、15%、20%,含量越高,颜色越白。铜镍二元合金称普通白铜,加锰、铁、锌和铝等元素的铜镍合金称为复杂白铜,纯铜加镍能显着提高强度、耐蚀性、电阻和热电性。工业用白铜根据性能特点和用途不同分为结构用白铜和电工用白铜两种,分别满足各种耐蚀和特殊的电、热性能。
二、辨别:
白铜、黄铜、红铜(也称为"紫铜")、青铜(青灰色或者灰黄色)是从颜色上区别的。
其中白铜、黄铜极易区分;红铜是纯铜(杂质<1%)、青铜(其他合金成分5%左右)稍难以区别。未氧化时,红铜色泽较青铜亮,青铜略带青色或黄色偏暗;氧化后,红铜变为黑色,青铜则位青绿色(多水的有害氧化)或者巧克力色。
铜及铜合金的分类和焊接特点
(1)纯铜:纯铜常被称作紫铜。它具有良好的导电性、导热性和耐蚀性。纯铜用字母+T}}(铜)表示,如Tl,T2,T3等。氧的含量极低,不大于0.O1%的纯铜称为无氧铜,用TU(铜无)表示,如TU1、TU2等。
(2)黄铜:以锌为主要合金元素的铜合金称为黄铜。黄铜用+H;(黄)表示如H80、H70,H68等。
(3)青铜:以前把铜与锡的合金称作青铜,现在则把除了黄铜以外的铜合金称作青铜。常用的有锡青铜、铝青铜和敏青铜等。青铜用"Q,'(青)表示。
铜及铜合金的焊接特点是:
(1)难熔合及易变形
(2)容易产生热裂纹
(3)容易产生气孔
铜及铜合金焊接主要采用气焊、惰性气体保护焊、埋弧焊、钎焊等方法。
铜及铜合金导热性能好,所以焊接前一般应预热,并采用大线能量焊接。钨极氢弧焊采用直流正接。气焊时,紫铜采用中性焰或弱碳化焰,黄铜则采用弱氧化焰,以防止锌的蒸发。
3. 铜及铜合金焊接时主要问题是什么,应采取什么样的预防措施
铜及铜合金焊接时主要问题:1、铜的导热率大焊接热量易散失,容易产生未焊透与未融合等缺陷;2、液态铜对氢溶解能力很大,因而容易形成气孔;3、铜在高温下容易氧化生成氧化亚铜,氧化亚铜极易与铜形成共晶造成焊接裂纹;4、合金成分蒸发主要是Zn。
预防措施:焊接方法选择氩弧焊、气焊、手弧焊、埋弧焊、等离子焊;焊接前清理焊缝,减少焊缝氢的引入;焊接前预热或焊接过程中采用预热方式。用含硅焊丝配合含硼砂的溶剂,以阻碍Zn的蒸发。
4. 焊接紫铜时有气孔,请问是什么原因
紫铜在熔化过程中极易吸附氧,在焊接过程中,铜内部的氧析出,形成气泡,气孔。要想得到高质量的焊接,母材,和焊丝,都必须是脱氧铜。
5. 黄铜和紫铜焊接怎样不出气孔
黄铜和紫铜焊接采用熔焊的焊接方式会减少气孔产生的几率,紫铜的时候采用紫铜氩弧焊丝焊接,黄铜焊接的时候采用黄铜氩弧焊丝焊接。
1)当铜合金的母体为紫铜的时候,选用威欧丁紫铜氩弧焊丝焊接,设备选用带直流功能的氩弧焊机焊接。
2)当铜合金的母体为黄铜的时候,选用威欧丁黄铜氩弧焊丝焊接,强调一点威欧丁黄铜氩弧焊丝是氩弧焊专用焊丝,不是黄铜气焊焊丝,这点一定要搞清楚,焊接设备的选择采用交流氩弧焊机焊接,如果没有交流氩弧焊机也可以用直流氩弧焊机焊接。
3)当铜合金需要与铁、不锈钢、合金钢异种焊接的时候,选用威欧丁黄铜氩弧焊丝焊接,焊接时焊接角度偏向铜合金侧(补充:如果是小件的异种金属铜与不锈钢焊接也可以采用高银威欧丁203焊接或者WEWELDING46焊丝替银焊接)。
4)当铜合金尺寸非常大并且是紫铜母体的时候,则可以选用大功率的威欧丁WSME500的机器焊接或者选用威欧丁MIG500的双脉冲气体保护焊机焊接,焊丝选用粗直径的直条TIG焊接或者1.2规格的盘丝MING焊接,焊丝同样选用威欧丁紫铜氩弧焊丝焊接。
5)当铜合金尺寸非常大并且是黄铜母体的时候,则可以选用大功率的威欧丁WSME500的机器焊接或者选用威欧丁MIG500的双脉冲气体保护焊机焊接,焊丝选用粗直径的直条TIG焊接或者1.2规格的盘丝MING焊接,焊丝同样选用威欧丁黄铜氩弧焊丝焊接。
6. 铜及铜合金导热好焊接前应做什么准备
焊前预热:由于铜材导热性能很强,因此一般手工钨极氩弧焊焊接大于4mm厚度时,焊前都应预热,纯铜4~12mm预热200~450℃;青铜和白铜预150~200℃;硅青铜和磷青铜可不预热并控制层间温度不超过100℃。可视具体情况用火焰或远红外线板进行加热。
气焊紫铜和青铜一般用中性火焰,因为氧化焰易造成元素烧损,还原焰由于含H而容易产生气孔。黄铜用弱氧化焰,以便生成氧化锌并脱H减少气孔。气焊一般不开坡口,只单面单层焊,以避免多次多层焊变形。焊后可以锤击以细化晶粒,如板厚不超过5mm时可沿焊缝两侧各100mm处锤击,当厚度大于5mm时可先加热到500~600度锤击,再加热到500~600度用水激冷。
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φ0.15~0.2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.
焊接过程中定位焊点开裂,造成板边错位或间隙变化,应立即停止焊接,经修复后才能继续施焊。
11.
垫板材料一般为石墨制作垫板,因为石墨导热慢,保温性好。当铜板较厚或垫板装配间隙较大时,可用粘土泥封住间隙,焊后去掉即可。也可以用焊剂(这里指埋弧焊用焊剂如HJ431)若电流较大还应考虑焊剂层应有一定的厚度。
7. 为什么铜和铜合金的焊接比低碳钢的焊接困难
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。
8. 铜和铜合金焊接时,气孔是怎样的9410
产生气孔的倾向较大
9. 铜及其合金焊接性
用冷压焊很好呀
10. 求助高手,35CrMo和铜铝合金、锡铜合金之间焊接
35CrMo是一种合金结构钢,它的碳当量为Ceq=0.72%,根据国际焊接学会的推荐公式可知,这样的碳当量的金属它的硬倾向明显,焊接性比较差。铜和钢的焊接存在众多的问题,首先是难融合、焊缝成型能力差。铜的导热率在20℃时比铁大7倍多,1000℃时大11倍多。焊接时热量迅速从加热区传出去,使加热范围扩大,焊接区难以达到熔合温度,母材和填充材难熔合。同在熔化温度时,表面张力比铁小1/3,流动性比钢大1-1.5倍,因此表面成型能力差。铜的线膨胀系数和变形比钢大15%,而收缩率比钢大一倍以上,再加上铜导热能力强,焊接时的大功率热源会使热影响区加宽,若工件刚度不大,则产生变形大;若刚度过大则产生较大的焊接应力。铜与钢焊接时焊缝产生气孔和裂纹,主要来源于焊材中(保护气,母材、焊丝及空气的入侵)的氢和水气。
这些个方面的问题使得钢和铜(铜合金)之间的焊接尤为困难,
常规的气焊由于效率低,大工件要求强度高,无法满足,不易采用。
焊条电弧焊由于焊缝质量差,劳动条件差等缺陷也不宜采用。
TIG焊因焊接电流小,而氧枪类工件壁厚,要求的预热温度高,劳动条件恶劣,焊工无法靠近施焊区,不宜采用。
MIG焊有焊接效率高、相同电流下熔深大、焊接速度快、焊接变形小等特点,基本上克服以上三种焊接方法的缺点,是首选的焊接方法。
在焊丝的选择方面应该采用铝青铜和锡青铜作为填充金属材料。