摘要：針對(duì)較厚銅板的焊接難點(diǎn)和易出現(xiàn)的焊接缺陷，提出采用鎢極氬弧焊加焊劑的方法焊接銅板，解決了焊接中出現(xiàn)的缺陷。

關(guān)鍵詞：銅板；氬弧焊

1.前言

導(dǎo)電銅排的材料為紫銅(T2),規(guī)格為 120*10每根長(zhǎng)度約10m左右。由于銅的導(dǎo)熱能力強(qiáng)，冬季氣溫低，焊接時(shí)困難較大。我公司在以往的生產(chǎn)中從未使用氬弧焊焊接紫銅板，沒(méi)有現(xiàn)成

的工藝供生產(chǎn)使用。又因?qū)щ娿~板對(duì)焊縫內(nèi)部質(zhì)量要求較高，必須保證銅板焊后仍有良好的導(dǎo)電能力，這就要求我們必須在模擬現(xiàn)場(chǎng)的條件下，做焊接試驗(yàn)，以便得到一個(gè)合格的焊接工藝用于實(shí)際生產(chǎn)。

2.試驗(yàn)手段

（1）試驗(yàn)設(shè)備：AX-500旋轉(zhuǎn)式直流電焊機(jī)一臺(tái)；QS-500A水冷式焊把一套；

（2）焊接材料：HS-201 焊絲，氣劑301無(wú)水酒精，氬氣，氧、乙炔加熱工具兩套；

（3）輔助材料：槽鋼 10號(hào)，耐火磚墊板一塊。

3.焊接中出現(xiàn)的問(wèn)題

受紫銅物理性能的影響，在試焊過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn)有以下幾個(gè)問(wèn)題嚴(yán)重影響焊縫質(zhì)量，需要著手解決：

（1）焊縫難熔合及易變形；

（2）熱裂紋；

（2）氣孔。

4.原因分析

4.1 焊縫難熔合及易變形

這是我們?cè)诤附鱼~板時(shí)遇到的***個(gè)問(wèn)題。在焊完***條試驗(yàn)焊縫后，發(fā)現(xiàn)焊縫表面成型惡劣，兩側(cè)熔合不好，焊縫從起弧到收弧區(qū)間內(nèi)，焊縫寬度逐漸增大，寬度相差很大。分析產(chǎn)生這個(gè)現(xiàn)象的原因，只要比較一下銅和鐵的物理性能就能找到答案。從表 1中我們可以看出，20攝氏度時(shí)銅的導(dǎo)熱系數(shù)比鐵大 7倍多，1000攝氏度時(shí)大 11倍多，焊接時(shí)熱量迅速?gòu)募訜釁^(qū)傳導(dǎo)出去，使母材與填充金屬難以熔合，造成焊縫成

型惡劣，因此，在焊接時(shí)必須使用較大的線能量，而且還必須采取預(yù)熱及保溫措施。預(yù)熱溫度的選取可參考圖 1，從圖中查得 10mm的銅板預(yù)熱溫度為350攝氏度左右。另外，從表 1可以看出，銅的線膨脹系數(shù)比鐵大15%而收縮率比鐵大一倍以上，焊接時(shí)如工件處于自由狀態(tài)，又無(wú)防變形措施，必然要產(chǎn)生較大的焊接變形。因此，在實(shí)際工作中，我們采取了防變形夾具見(jiàn)圖。

4.2 熱裂紋

氧是銅中常見(jiàn)的雜質(zhì)，銅在熔化狀態(tài)下很易和氧發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生氧化銅CU2O，銅能與氧化銅形成低熔點(diǎn)共晶物CU+CU2O，共晶溫度為1065攝氏度，低于銅的熔點(diǎn) 1083攝氏度。當(dāng)銅從高溫冷卻下來(lái)，焊縫溫度達(dá)到 1083到1065攝氏度之間時(shí)，銅本身成為固態(tài)，在焊接應(yīng)力的作用下，形成熱裂紋。又因紫銅導(dǎo)熱性強(qiáng)，焊縫易生長(zhǎng)成粗大晶粒，這也加劇了熱裂紋的產(chǎn)生。從焊縫斷面可以看見(jiàn)焊縫內(nèi)部高溫氧化色彩。針對(duì)出現(xiàn)的熱裂紋我們采

取了如下防護(hù)措施。認(rèn)真清理母材兩側(cè)油污、氧化皮，使它露出金屬光澤，預(yù)熱部位要離坡口500mm以上，以防坡口過(guò)快氧化。我們借鑒氣焊時(shí)加熔劑的工藝，在進(jìn)行氬弧焊前，用無(wú)水酒精將氣劑301調(diào)成糊狀，涂于坡口兩側(cè)，利用它來(lái)除去氧化銅，其機(jī)理如下：氣 劑 301的主 要 成 分 為 硼 砂 (Na2B4O7)和 硼 酸(H3BO3)。焊接時(shí)，硼砂在熔池中迅速與 CU2O. 發(fā)生作用，形成復(fù)鹽而浮于熔池表面，反應(yīng)式如下：

NaB407+CU2O----CU(BO2)2*2NaBO2

硼酸在熔池中也與 ,CU20反應(yīng)形成復(fù)鹽，反應(yīng)式如下：

4H3BO3+CU2O----5H2O+2HB02+CUO*B2O3

形成的復(fù)鹽浮于金屬表面，對(duì)液體金屬還有一定的保護(hù)作用。

控制熔池不要過(guò)大，過(guò)大熔池造成晶粒粗大，易產(chǎn)生熱裂紋。通過(guò)采用上述工藝，熱裂紋基本消除。

4.3氣孔

在試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)有少量氣孔產(chǎn)生，為了保證導(dǎo)電截面足夠大，我們適當(dāng)加大氬氣流量，嚴(yán)格控制氧、氫來(lái)源，仔細(xì)清理焊絲表面水分油污及氧化物，盡量減緩冷速，為氣體及時(shí)析出創(chuàng)造條件。

5.試驗(yàn)結(jié)果

解決了上述幾個(gè)影響銅焊接的問(wèn)題后，我們又反復(fù)進(jìn)行幾次試驗(yàn)，總結(jié)出一套完整而適用的焊接工藝規(guī)范見(jiàn)表 2

(1) 焊接前應(yīng)保證母材、焊材的清潔。

(2) 焊接時(shí)采用直流正接，引弧與收弧均需在引弧板、收弧板上進(jìn)行。

(3)焊接時(shí)盡量減少焊接層次，保持熔池不要過(guò)大。

(4)焊接過(guò)程中嚴(yán)格進(jìn)行層間清理，確認(rèn)無(wú)任何缺陷方可進(jìn)行下部焊接。

6.標(biāo)準(zhǔn)

使用上述工藝在施工現(xiàn)場(chǎng)焊出了合格的焊縫，焊縫的正面成型與反面成型都很美觀。焊縫經(jīng)射線探傷后未發(fā)現(xiàn)內(nèi)部缺陷，拉伸試驗(yàn)亦表明強(qiáng)度接近母材，符合生產(chǎn)需要。

來(lái)源：中國(guó)知網(wǎng)   作者：范金友   編輯：仲天

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