銅及銅合金的焊接

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銅及銅合金的焊接性

1.紫銅的導熱率高。常溫下紫銅的導熱係數比碳鋼約大8倍，要把紫銅焊件局部加熱到熔化溫度比較困難，因此在焊接時要採用能量集中的熱源。

2.銅及銅合金焊接時常會出現裂縫。裂縫的位置在焊縫、熔合線及熱影響區。裂縫呈晶間破壞，從斷面上可看到明顯的氧化色。

焊接結晶過程中，微量氧與銅形成Cu2O，並與α銅組成低熔點共晶（α+Cu2O），其熔點為1064℃。鉛不溶於固態銅，鉛與銅生成熔點約326℃的低熔點共晶體。高溫下的銅及銅合金接頭在焊接內應力的作用下，在焊接接頭的脆弱部位形成裂紋。另外，焊縫中的氫也可導致裂紋。

3.銅及銅合金的焊縫中常會出現氣孔。純銅焊縫金屬中的氣孔主要是由氫氣引起的。當純銅中溶解有CO氣體時，也可能由水汽及由一氧化碳和氧反應生成的CO2氣體引起氣孔。

銅合金焊接時的氣孔形成傾向比純銅要大得多。一般氣孔分布在焊縫中心及接近熔合線處。

4.純銅及銅合金焊接時，存在著接頭力學性能降低的傾向。在銅合金的焊接過程中會發生銅的氧化及合金元素的蒸發、燒損現象。低熔點的共晶及各種焊接缺陷導致焊接接頭強度、塑性、耐蝕性及導電性降低。

銅及銅合金種類

1.紫銅的導熱率高。常溫下紫銅的導熱係數比碳鋼約大8倍，要把紫銅焊件局部加熱到熔化溫度比較困難，因此在焊接時要採用能量集中的熱源。

2.銅及銅合金焊接時常會出現裂縫。裂縫的位置在焊縫、熔合線及熱影響區。裂縫呈晶間破壞，從斷面上可看到明顯的氧化色。

焊接結晶過程中，微量氧與銅形成Cu2O，並與α銅組成低熔點共晶（α+Cu2O），其熔點為1064℃。鉛不溶於固態銅，鉛與銅生成熔點約326℃的低熔點共晶體。高溫下的銅及銅合金接頭在焊接內應力的作用下，在焊接接頭的脆弱部位形成裂紋。另外，焊縫中的氫也可導致裂紋。

3.銅及銅合金的焊縫中常會出現氣孔。純銅焊縫金屬中的氣孔主要是由氫氣引起的。當純銅中溶解有CO氣體時，也可能由水汽及由一氧化碳和氧反應生成的CO2氣體引起氣孔。

銅合金焊接時的氣孔形成傾向比純銅要大得多。一般氣孔分布在焊縫中心及接近熔合線處。

4.純銅及銅合金焊接時，存在著接頭力學性能降低的傾向。在銅合金的焊接過程中會發生銅的氧化及合金元素的蒸發、燒損現象。低熔點的共晶及各種焊接缺陷導致焊接接頭強度、塑性、耐蝕性及導電性降低。

銅及銅合金的焊接方法

銅及銅合金的焊接方法很多，如氣焊、碳弧焊、焊條手工焊、鎢極氬弧焊、埋弧焊、等離子焊等。它們各有不同的應用場合，必須根據銅及銅合金的種類、焊件厚度、產品結構形狀、生產條件、對焊接生產率、接頭質量要求等加以選擇。

銅和銅合金的焊接材料選擇

銅及銅合金的焊接材料，主要指填充焊絲、焊條及焊粉。

1.填充焊絲 在氣焊、碳弧焊、鎢極氬弧焊時，需要手工添加填充焊絲。焊絲是按化學成分分類的，各種焊絲的編製方式是以「絲」字拼音的第一個字母「S」為牌號，「S」字後面用化學元素符號表示焊絲的主要成分，化學符號後面的數字表示順序號。國產銅及銅合金焊絲的牌號及化學成分見表1。

2.焊粉 在氣焊、碳弧焊時，熔池金屬的表面容易氧化生成Cu2O，由於氧化亞銅的存在，往往引起焊縫氣孔、裂紋、夾渣等缺陷。

向焊縫熔池導入銅焊粉後，由銅焊粉中的化合物與氧化亞銅反應，促使氧化亞銅還原成易熔的液體熔渣，它浮於熔池及熱影響區表面，以防止焊縫金屬免受氧化。

常用銅焊粉的牌號是氣劑301，焊縫的組成為硼酸76～79%、硼砂16.5～18.5%、磷酸鋁4～5.5%，熔點650℃。

鋁青銅氣焊、碳弧焊時可採用氣劑401，其熔點為560℃。氣劑401呈鹼性反應，能有效破壞Al2O3薄膜，但該焊粉吸濕、潮解性強，容易引起接頭腐蝕，因此在焊後必須將焊縫表面及其兩側的熔渣、殘留的焊粉徹底清洗乾淨。

3.焊條 銅焊條分為紫銅、青銅兩類，目前應用較多的是青銅焊條。青銅焊條除了可以用來焊接各種青銅、黃銅外，還可以用來堆焊軸承等承受金屬間摩擦、磨損和耐海水腐蝕的零件，以及容易產生裂縫的鑄鐵件的焊補等。

銅107為紫銅焊條。這種焊條對大氣及海水等介質具有良好的耐腐蝕性，常用於脫氧紫銅及無氧紫銅的焊接。

青銅焊條的種類有銅207、銅227、銅237等。銅207是焊接硅青銅用的焊條，也可用以焊接黃銅，其強度、耐腐蝕性及耐磨性均比銅107好，但在350℃以上的溫度下，有熱脆性傾向，容易引起焊縫裂紋。

銅227是比較通用的一種銅焊條，它可用於磷青銅、黃銅等材料的焊接，又可用於耐腐蝕、耐磨工件（如磷青銅軸襯、船舶螺旋槳葉片等）的堆焊。

銅237可用於焊接鋁青銅，用這種焊條焊材的焊縫中合金元素含量高，可以說是強度、耐磨性及耐腐蝕性最高的一種銅焊條。其焊條的通用性也比較大，主要用於銅合金制的各種化工機械、海水散熱器、閥門的焊接，水泵、氣缸堆焊及船舶螺旋槳的修補上。

銅307可用於焊接鎳青銅，它具有良好的耐熱、耐腐蝕性能，常用於熱交換器、鍋爐及化工設備等產品的焊接、堆焊上。