紫铜和低碳钢异种金属材料焊接工艺研究

技术创新148 2015年19期紫铜与低碳钢异种金属的焊接欧阳文颖安文鹏深圳市太科检测有限公司,广东深圳 518053摘要：随着制造业的快速发展，单一的材料性能已难以满足生产生活需求，而异种材料的焊接是解决零部件同时满足多方面性能要求的有效途径。

紫铜和低碳钢是在工业生产中应用广泛的金属材料，为达到工程中的使用要求，或为节约成本、提高经济效益，生产上常将此类异种材料焊接复合，但由于铜、钢两种材料在化学及热物理性能等方面有显著差异，使其焊接冶金过程极其复杂。

本文对紫铜与低碳钢异种金属的焊接进行了介绍。

关键词：紫铜；低碳钢；焊接中图分类号：TF72 文献标识码：A 文章编号：1671-5780(2015)19-0148-01异种材料焊接是使零部件具有多功能的有效途径，但材料性能差异导致焊接接头效果不佳。

紫铜在很多领域都得到了广泛的应用，其具有很好的导热以及导电性能。

为了节约有色金属铜，降低成本，通常在结构件的关键部位采用紫铜，而其他部位一般会采用成本低廉的低碳钢材料。

紫铜和低碳钢的焊接质量相对整体结构来说也变得非常重要。

1 铜与钢焊接的主要问题铜与钢焊接时，由于熔点、热导率、线膨胀系数等热物理性能差别大，况且铜在高温时极易氧化和吸收气体,给焊接工艺带来许多困难。

铜与钢焊接的主要问题有以下几方面1.1 焊接难融合由表1可知，纯铜的导热性好，20℃时铜的热导率比铁大7倍多，1000℃时大11倍多，焊接时热量快速从加热区传导出去，造成母材很难熔化。

1.2 气孔倾向严重铜与钢焊接时,焊缝中常会出现气孔。

基于对铜钢焊接性的分析,制定合理的焊接工艺是保证铜钢焊接质量的前提,严格遵守操作规程才能使铜钢焊接接头质量得以保证。

1.3 接头性能下降在焊接热作用之下，晶粒严重长大，杂质和合金元素的渗入，有用合金元素的氧化，各种脆性的低熔共晶体出现于晶界或产生脆性相，使接头的塑性、韧性、导电性、耐蚀性等显著下降。

1.4 热烈倾向大这与低熔共晶、晶界偏析及铜与钢的线膨胀系数相差较大有关，铜与钢会形成低熔点共晶，以及线膨胀系数相差较大，在较大焊接应力作用下，呈现出宏观裂纹。

紫铜与低碳钢的焊接
王艳;陈颖
【期刊名称】《现代焊接》
【年(卷),期】2009(000)005
【摘要】本文简述了铜-钢异种金属手工焊条电弧焊存在的主要问题,并选用纯铜(T2)和低碳钢(Q235)进行焊接工艺试验,分析接头显微结构以及焊接各工艺措施对接头质量的影响。

结果表明:严格焊接工艺,焊前仔细清理焊件施焊两侧铁锈、水分和油污,按规范烘干焊条;大电流,短弧焊接,并控制焊条与钢板成70°～80°的夹角,采用斜"之"字形运条方法;焊后锤击焊缝并保温缓冷等可获得良好的焊接接头,焊缝为α+ε双相组织。

【总页数】3页(P49-50,52)
【作者】王艳;陈颖
【作者单位】西华大学材料科学与工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TG457.1
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紫铜和低碳钢异种金属材料焊接工艺研究摘要：紫铜和低碳钢作为常见的金属材料，在工业领域具有广泛的应用，其分别具有独特的物理和化学性质，因此在一些应用场景中需要将其进行异种金属焊接。

异种金属焊接是一项具有挑战性的任务，因为不同金属之间存在着差异，如熔点、热膨胀系数和化学活性等，这些差异给焊接工艺的选择和焊接接头性能的评估带来了一定的困难。

本文通过分析紫铜和低碳钢的异种焊接特点，提出了紫铜和低碳钢异种金属材料焊接的方法，以期为该行业提供有益的参考。

关键词：紫铜；低碳钢；异种金属；焊接工艺引言：在工程实践中，紫铜和低碳钢常常需要进行异种金属焊接，如在管道、制造业和电子设备等领域。

然而，由于紫铜和低碳钢之间的化学成分和热膨胀系数的差异，传统的焊接方法可能无法实现良好的焊接接头质量。

因此，开发适合紫铜和低碳钢异种金属材料的焊接工艺和技术是至关重要的。

随着对紫铜和低碳钢异种金属焊接工艺的深入研究，研究人员相信可以为工业应用提供更可靠和高效的焊接解决方案。

一、紫铜和低碳钢的异种焊接特点紫铜和低碳钢作为异种金属材料，在焊接过程中具有一些独特的特点。

了解紫铜和低碳钢的特性及其在焊接中可能出现的问题，对于制定有效的焊接工艺方案至关重要。

其中，紫铜具有良好的导电性和导热性，具有优异的可塑性。

它广泛应用于电气、电子和制冷等领域。

然而，紫铜在焊接过程中容易受热和氧化，导致焊接接头的氧化层和热影响区形成，可能影响焊接接头的强度和导电性。

与紫铜相比，低碳钢具有较高的硬度，广泛应用于机械制造领域。

然而，低碳钢在焊接中可能出现焊接接头的冷裂纹和热影响区的硬化问题。

此外，由于低碳钢含有较高的碳含量，焊接时可能产生较多的熔渣和夹杂物，影响焊接接头的质量。

在紫铜和低碳钢的异种焊接中，由于其化学成分和热膨胀系数的差异，焊接接头的热应力可能会增加，这会导致焊接接头变形，影响焊接接头的稳定性。

因此，了解紫铜和低碳钢的特性以及在焊接中可能出现的问题对于选择合适的焊接方法和优化焊接工艺参数至关重要。

高级技师职业资格鉴定论文紫铜与低碳钢的熔化极氩弧焊摘要：通过紫铜与低碳钢的熔化极氩弧焊的生产实践，对铜钢焊接易产生裂纹，未熔合和气孔等缺陷进行了试验分析，并采用了合理的焊接工艺，提高了焊接接头的力学性能，保证了工件质量。

前言紫铜具有优良的导电和导热性能，因而在很多领域都得到了广泛的应用。

为了节约有色金属铜，降低成本，常常在结构件的关键部位采用紫铜，而其他部位则采用成本低廉的低碳钢材料。

这种结构多数采用焊接方式，紫铜与低碳钢的焊接质量相对整体结构来说也变得尤为重要。

在众多焊接方式中，熔化极氩弧焊以其电弧热量集中，高效，焊接质量好等优点，而被广泛采用。

一、紫铜与低碳钢的焊接性分析1、难熔合及易变形由表1看出，铜与钢的导热系数，线胀系数和收缩率差异较大，这对保证铜与钢的焊接质量非常不利。

表1 铜与铁的物理性能的比较铜的导热系数大，20℃时铜的导热系数比铁大七倍多，100℃大十一倍多。

焊接时热量迅速从加热区传导出去，使母材与填充金属难以熔合。

铁与铜在液态下完全不互溶，只能呈机械混合状态，这是焊接时的最大难点，只有机械式互相结合，而无冶金结合。

铜的线胀系数和收缩率也比较大。

铜的线胀系数比铁大15％，而收缩率比铁大一倍以上。

焊接时，如工件刚度不大，又无防止变形的措施，必然会产生较大的变形。

当工件刚度很大时，由于变形受阻会产生很大的焊接应力。

2、易产生裂纹在铜与钢的焊接时，在焊缝金属晶粒间存在低熔点共晶，如（Cu+Cu20）共晶体（共晶温度为1065℃，低于铜的熔点）等。

在结晶后期，这些共晶体以液态形式分布在固态α铜的晶粒边界，割断了固体晶粒的联系，使晶粒间的结合力受到削弱，使焊缝金属的塑性显著下降，再加上铜与钢的线胀系数和收缩率差异较大，在焊缝冷却过程中将产生较大的焊接应力。

因此，当铜钢焊缝强度，塑性显著下降，并且焊件中存在内应力时，就在接头的脆弱部位形成热裂纹。

3气孔铜与钢焊接时，焊缝中常会出现气孔。

基于对铜钢焊接性的分析，制定合理的焊接工艺是保证铜钢焊接质量的前提，遵守操作规程才能使铜钢焊接接头质量得以保证。

紫铜与低碳钢异种金属材料焊接工艺分析紫铜是一种宝贵的金属材料，是几乎在所有金属制造和加工行业中都广泛使用的材料。

然而，在许多应用中，需要将紫铜与低碳钢这种异种金属材料进行焊接。

焊接过程中异种金属材料间面临着许多技术挑战，因此，开展紫铜与低碳钢异种金属材料焊接工艺分析具有重要的实际意义。

首先，为了确保焊接质量，可以采用选择合适的焊接方法，包括氩弧焊接、电阻焊接、激光焊接、气体焊接等。

每种焊接方法有其特定的优势和局限性，因此，应根据实际应用情况灵活选择。

其次，选择合适的焊接参数是得出满意焊接结果的关键。

此时，应该优先考虑金属材料的特性，如熔点、导电性、热导率、对温度敏感性等。

如紫铜的导热性高，所以与低碳钢焊接时，应考虑使用低电流，快速冷却的焊接参数。

此外，在焊接过程中，金属表面的处理工艺也很重要。

如在紫铜与低碳钢材料的接触表面，表面清洁度应尽量达到SA2级，而在熔核区域，应保持熔核深度和熔接料带宽度等指标，以确保焊接质量和可靠性。

最后，还要考虑管道布置情况。

例如，紫铜与低碳钢管道应尽量避免管道上有显著曲线，以避免在熔接过程中出现熔接疏漏。

同时，还应考虑在熔接点处是否存在附件，以及熔接点的位置等。

以上，就是关于紫铜与低碳钢异种金属材料焊接工艺分析的内容，包括焊接方法的选择，焊接参数的优化，焊接表面的处理，以及管道
的布置方案等。

紫铜与低碳钢异种金属材料的焊接工艺受到许多因素的影响，应该根据焊接任务的具体情况，仔细研究各种因素，并做出最佳实践。

只有选择合适的技术条件，才能确保质量，提高紫铜与低碳钢异种金属材料焊接的可靠性。

紫铜与低碳钢异种金属的焊接摘要:通过分析碳素钢和铜两种异种金属的焊接性能，提出相应焊接方法，确定合理的焊接工艺，得到良好的焊接机械性能，为从事较大厚件异种金属焊接工作提供参考和依据。

关键词：异种金属焊接、中厚度的工件、工艺控制引言由于利用钢与铜不仅能制造合理的焊接结构，而且还能节省大量的有色金属降低结构成本，因此工程上已经开始广泛使用。

在承担某建设工程中，遇到Φ273×14紫铜管与20＃钢管的焊接，由于铜与钢异种金属焊接文献资料大多论述的是较薄件（工件厚度为6mm以下），对于中厚度的工件无成熟工艺，因此该项工程颇为棘手。

为解决这一焊接难题，作者花了大量的精力从两种金属的特性进行了研究，并反复进行工艺试验，为此取得了一些有益的经验。

一．紫铜与低碳钢异种金属焊接性能分析1．两种金属的熔点相差大，紫铜的熔点为1084℃，而低碳钢的熔点为1537℃。

当紫铜达到熔化状态时，而低碳钢仍呈固体状态，因此已熔化的金属容易渗入过热区的晶界，使过热区的组织性能降低，当低碳钢熔化时，势必造成紫铜的流失，合金元素的烧损和蒸发，焊接接头难以熔合。

2．两种金属的线膨胀系数相差大，紫铜的线膨胀系数为16.6×10-6K-1，而低碳钢的线膨胀系数为11.76×10-6K-1。

由于线膨胀系数大的金属热膨胀率大，冷却时收缩率也大，线膨胀系数小的金属，冷却时收缩率也小。

因此紫铜与低碳钢焊接时，熔池金属结晶后，会产生很大的热应力，焊缝两侧金属承受的应力状态也不同，容易使焊缝及热影响区产生裂纹。

3．两种金属的导热率相差大，紫铜的导热系数为359.2W/(m·K)，而低碳钢的导热系数为66.7W/(m·K)。

金属的导热率能改变焊缝的温度和结晶条件，导热率相差愈大，愈易使焊缝结晶条件变坏，晶粒粗化严重。

因此，紫铜与低碳钢异种金属焊接只有合理的选用焊接方法和填充金属，并正确地制定焊接工艺和采取特殊的措施，才能获得优质的焊接接头。

T2紫铜和Q235的异种材料焊接研究摘要：本文用SAF公司的SATRMATC R450 TOPMAG双丝焊设备对5mm厚的T2紫铜板和Q235板进行了对接焊，主焊机选用HS211焊丝，辅焊机选用ER50S-6焊丝。

通过正交试验，在主机送丝速度为6.5m/min，辅机送丝速度为7.0m/min，焊接速度为40mm/min，坡口间距为1.5mm 时获得无缺陷的焊接接头，力学性能检测结果显示接头的抗拉强度在200MPa以上，金相试验显示焊缝组织为(α+ɛ)。

关键词：T2紫铜；Q235；双丝焊；正交试验1引言随着现代工业的发展，对焊接部件提出了更高的要求，如高温持久强度、低温韧性、硬度及耐磨性、磁性、导电导热性、耐蚀性等多方面的性能。

而在大多数情况下，任何一种材料都不可能满足全部性能要求，或者是大部分满足，但材料价格昂贵，不能在工程中大量使用[1]。

工业产品的结构调整及技术进步对焊接技术提出了更高的要求，同时也促进了传统焊接工艺的变革与新型焊接技术的开发与应用，因而，为了满足零部件使用要求，降低成本，充分发挥不同材料的性能优势，异种材料焊接结构使的用越来越多，如炼钢使用的高压吹氧枪头是采用纯铜和20号低碳钢管焊接[2]，10CrNi3MoCu钢的堆铜焊工艺[3]。

2实验材料、设备及焊前准备母材是T2紫铜，钢是Q235，焊丝分别为HS211、ER50S-6，焊接设备为SATRMATC R450 TOPMAG自动双丝焊。

2.1坡口设计用刨边机把坡口加工成“V”形，坡口角度为60°。

2.2 坡口清理由于板材表面附有氧化物、油污等杂物，因此需把离坡口边线25mm内的金属表面用打磨机打磨干净，用ω(HF)2％～4％和ω(HN03)30％～40％的酸清洗，用清水冲洗干净后吹干，在焊前再用酒精擦洗。

2.3 焊前预热在焊前把铜板预热到一定温度，由于铜的导热性很强，这样焊接时能够使温度场均匀，铜侧熔合良好；同时可以干燥板材，防止在电弧作用下，水变成水蒸气被高温分解，产生H2，溶于焊缝，形成气孔。