铜与不锈钢的焊接技术操作

前言

铜与不锈钢的焊接情况经常遇到,焊接有一定难度,主要表现为:它门焊接时对铜的渗透裂纹十分敏感,为防止渗透裂纹产生,首先要合理选择合理工艺,选择小的焊接线能量;其次是选择合适的填充材料,控制易产生低熔共晶的元素,如:S、P、O等,向焊缝中加入Al、Si、Mn、V、Mo、Ni等元素。

1、手工电弧焊

铜与不锈钢采用手工电弧焊时,注意如果选择奥氏体不锈钢焊条容易引起热裂纹;最好选择镍-铜焊条(70%镍+30%铜),或者镍基合金焊条,还可用铜焊条(T237);施焊时采用小直径小电流快速焊不摆动的焊接工艺,并且使电弧偏向铜一侧,以免产生渗透裂纹,焊接工艺参数见图。

2、埋弧焊

铜与不锈钢采用埋弧焊时作主要的问题是裂纹和气孔;焊前要严格清理焊件及焊丝表面,8～10mm厚的焊件,一般开70°V形坡口,纯铜一侧的破角度为40°,不锈钢(1Cr18Ni9Ti)一侧的坡口角度为30°,焊剂采用HJ431或HJ430(200℃烘2h),焊丝一般选用铜焊丝,并在坡口内放置1～3根镍丝或镍-铜合金丝;选择较大的焊接线能量,并使用冷却水式铜寸垫,焊丝指向铜一侧,并距坡口中心5～6mm,常见纯铜与不锈钢埋弧焊的工艺参数见图。

3、钨极氩弧焊(TIG)

铜及其合金与与不锈钢采用钨极氩弧焊时,可获得良好的焊接接头,但要掌握恰当的工艺才能得到满意的效果;它们焊接的接头形式基本形坡口上有对接和角接两种,铜一侧不开坡口,不锈钢一侧最好开半个V坡口。

施焊前清理焊件表面,正反面涂上熔剂(70%H3BO3,21%Na2B4O2,9%CaF2),烘干后施焊,焊丝尽量用蒙乃尔合金(70%Ni,30%Cu),或含硅铝的铜合金焊丝,如:HS221,QAl9-2,QAl9-4,QSi3-1,QSn4-3等;TIG焊接时钨极电弧偏向铜一侧距离坡口中心约为5～8mm,以控制不锈钢的熔化量;焊材大多选铜焊丝或铜-镍焊丝,也可选含铝的青铜焊丝,这是为了改善焊缝金属的力学性能及防止铜的渗透裂纹;通常采用快速焊,不摆动的手法;当采用氩弧焊-钎焊的工艺,尽量减少不锈钢一侧的熔化量,相当于对不锈钢来说是一种钎焊连接,而对铜一侧来说是熔焊连接。黄铜与不锈钢TIG焊的工艺参数见图。

4、气焊

铜与不锈钢采用气焊时,由于气焊火焰温度不如电弧温度高,可能会使两侧母材因熔点不同而造成熔化不均,热影响区变宽,变形加大,甚至未熔合等现象;在焊接纯铜与18-8不锈钢时,通常选用HSCuZn-2,HSCuZn3,HSCuZnNi等焊丝,并用301焊粉(铜焊粉)或硼砂以中性焰施焊;如焊缝较长,焊前可在不锈钢一侧坡口面上先堆焊一层黄铜,然后再焊接。

5、钎焊

铜与不锈钢采用钎焊时,采用的钎料主要是银基钎料,如HL302,HL309,HL312等,工艺方法与一般钎焊相似,要注意的是不锈钢一侧温度不能太高,加热时热源偏向铜一侧。

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