紫铜和低碳钢异种金属材料焊接工艺研
究
摘要:随着经济和科学技术的不断发展，机械制造业对零部件的性能提出更
高的要求。而企业往往追求的是在保证产品质量和生产效率的前提下，追求效益。因此异种金属材料的应用,逐渐受到人们的重视。异种金属材料焊接已渗透到各
个行业,如石油化工、汽车制造、航空航天、船舶等领域。在机械制造业中,钢和
铜的复合零部件的应用,能充分发挥各自性能上的优点,并且可降低生产成本,因
此具有较好的应用前景。铜合金和钢都是生产中常用的材料,铜合金由于其优异
的导电导热性能而在工业生产中得到了广泛的应用,但是为了节约成本,生产中常
常只是在关键部位采用铜合金,而其他部位则采用价格相对低廉的钢材料。如航
空发动机柱塞泵柱塞采用锡青铜与合金钢异种金属连接而成"。铜合金和钢连接，可以充分利用钢的强度和铜的高导电、高热导的特性,也可以降低成本。所以,铜
合金与钢之间的焊接显得尤为重要。
关键词:紫铜;低碳钢;异种材料;钎焊
引言
本课题的研究,就是为了充分利用钢(Q235)和铜(T2 )这两种材料在物理性能、化学性能以及力学性能等方面的优点，实现紫铜与低碳钢的焊接,从而形成重要
的异种金属复合构件。异种金属材料复合构件的最大特点是能够充分发挥各自性
能优点，大大节省贵重金属材料,又可使得构件满足基本使用性能.从而降低生产
成本。而焊接是能够实现异种金属零部件,连接成一个整体部件的最好的方法,所
以异种金属材料焊接质量的好坏，就显得尤为重要。
1铜钢焊接性分析
铜与钢焊接的主要问题是铜与钢的熔点、导热性和力学性能有很大差异,焊
接时加热温度难以控制均匀,容易在焊接接头处产生应力集中，导致各种焊接裂
纹。在焊接过程中，如果工件表面清理不干净或保护不良,容易形成大量气孔”。铜与钢以及铜合金与钢的异种材料多采用熔焊进行焊接。但往往由于两种异种材
料之间物理性能化学成分差别较大,在熔焊时非常容易导致焊接接头部位的金相
组织不均匀、不稳定，或者生成其它的金属间化合物,使焊接效果达不到性能要求,所以需严格控制焊接参数,如焊接速度焊接电流等工艺参数来保证焊接质量”。
目前，钎焊技术是铜与钢异种材料焊接采用较为普遍的办法,本文针对铜与
钢的焊接,选用的是高频感应钎焊进行研究，钎料为银铜钎料303,牌号为
HLAgCu30-25 ,钎剂为102。与其它钎焊方法相比.感应钎焊具有加热速度快,易于
实现局部加热，可实现热量集中,温度易控制,易于实现自动化,而这些特点也使
感应加热更符合目前社会市场的快速,敏捷.低成本的市场要求。为保证较好的钎
焊接头,必须保证钎料分布的均匀性及熔化的同时性。而热量的产生、不同部位
的钎料所得热量、相应温度场的分布等都与高频感应器以及工件的匹配有关。铜
钢钎焊的结果对异种材料焊接接头质量及成形有着重要意义。
2钎焊焊接过程
铜钢高频钎焊时,为保证焊接质量,焊前需对焊件及钎料进行焊前清理工作,
要求钎料和母材表面无残留水分、油污、氧化皮等。可用汽油、丙酮等有机溶剂
清洗焊件与钎料表面,以达到清除油污和灰尘的目的。也可按照焊接生产工艺指
导书中规定的其他方法,进行清理。为防止腐蚀,焊后对钎剂要及时进行清洗采用XG-25A新型高频感应加热设备,焊接参数为:感应线圈输出电流为500A,钎缝间隙0.15mm,保温时间3s ,可得到良好的焊缝质量。
3焊后分析
钎焊采用搭接接头，而接头间隙对焊接质量的影响非常明显,在焊接过程中
保证接头间隙均匀.并且使得间隙内部金属表面粗糙度、清洁度一致,则受热熔化
的液态钎剂或液态钎料在间隙内部的填缝过程中速度-致,填缝均匀整齐,焊接效
果好。而实际焊接时,由于间隙内部的金属表面往往达不到绝对平齐,清洁度难以
保证一致, 因此为了弥补缺陷的产生或者减少缺陷,可以调节感应线圈的输出电流、改变钎缝间隙等工艺措施来改善焊缝成形。对焊接接头进行金相显微分析,
选用的金相腐蚀液为硝酸、三氯化铁和38的硝酸酒精溶液。采用数码金相显微
仪(XJP-6A)把焊接件放大400倍,得到金相组织图。最终得出此工艺参数如下，
高频感应钎焊铜和钢焊接接头组织缺陷较少，焊接效果最佳"。
4结语
综上所述,紫铜与低碳钢的物理性能和化学成分差异很大,紫铜与低碳钢焊接时，若采用常规的熔焊方法时，易产生热应力,使焊缝发生断裂。1.经此次工程
实践表明，异种金属的焊接宜采用氩弧焊，焊前应将母材及熔焊金属进行认真的
清理，如有可能最好使用化学清理的方法，且清理至使用过程的时间不宜过长。2.对于两种物理性能差异较大的金属焊接，必须进行预热处理，预热的温度以热
导性较大的一方为准，但两者施焊时的温差不宜过大。3.实际施焊时，应尽量
采用平焊，管件焊接宜选2点方位焊接，焊枪应稍偏向热导性较大一方，短弧焊。同时合金元素烧损严重、易蒸发,且在焊缝中能够产生锡、铅等元素的偏析。但
采用钎焊,不会出现熔焊时易产生的裂纹、气孔和偏析等缺陷问题。但钎焊时易
降低接头的抗腐蚀性能, ,接头强度降低,且使用范围受到一定限制。但只要执行
合理的钎焊工艺，熟练掌握钎焊操作技能,仍能获得满意的紫铜与低碳钢钎焊接头。
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紫铜焊接? 紫铜焊接是被焊工件的材质（这里指紫铜），通过加热或加压或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质紫铜达到原子间的建和而形成永久性连接的工艺过程，一般用于工业 紫铜焊接过程中，工件和焊料熔化形成熔融区域，熔池冷却凝固后便形成材料之间的连接。这一过程中，通常还需要施加压力。紫铜焊接的能量来源有很多种，包括气体焰、电弧、激光、电子束、摩擦和超波等。19世纪末之前，唯一的紫铜焊接工艺是铁匠沿用了数百年的金属锻焊。最早的现代紫铜焊接技术出现在19世纪末，先是弧焊和氧燃气焊，稍后出现了电阻焊。 紫铜焊接的分类：金属的紫铜焊接,按其工艺过程的特点分有熔焊,压焊和钎焊三大类. 熔焊是在紫铜焊接过程中将工件接口加热至熔化状态，不加压力完成紫铜焊接的方法。熔焊时，热源将待焊两工件接口处迅速加热熔化，形成熔池。熔池随热源向前移动，冷却后形成连续焊缝而将两工件连接成为一体。 在熔焊过程中，如果大气与高温的熔池直接接触，大气中的氧就会氧化金属和各种合金元素。大气中的氮、水蒸汽等进入熔池，还会在随后冷却过程中在焊缝中形成气孔、夹渣、裂纹等缺陷，恶化焊缝的质量和性能。 为了提高紫铜焊接质量，人们研究出了各种保护方法。例如，气体保护电弧焊就是用氩、二氧化碳等气体隔绝大气，以保护紫铜焊接时的电弧和熔池率；又如钢材紫铜焊接时，在焊条药皮中加入对氧亲和力大的钛铁粉进行脱氧，就可以保护焊条中有益元素锰、硅等免于氧化而进入熔池，冷却后获得优质焊缝。 压焊是在加压条件下，使两工件在固态下实现原子间结合，又称固态紫铜焊接。常用的压焊工艺是电阻对焊，当电流通过两工件的连接端时，该处因电阻很大而温度上升，当加热至塑性状态时，在轴向压力作用下连接成为一体。
紫铜和低碳钢异种金属材料焊接工艺研 究 摘要:随着经济和科学技术的不断发展，机械制造业对零部件的性能提出更 高的要求。而企业往往追求的是在保证产品质量和生产效率的前提下，追求效益。因此异种金属材料的应用,逐渐受到人们的重视。异种金属材料焊接已渗透到各 个行业,如石油化工、汽车制造、航空航天、船舶等领域。在机械制造业中,钢和 铜的复合零部件的应用,能充分发挥各自性能上的优点,并且可降低生产成本,因 此具有较好的应用前景。铜合金和钢都是生产中常用的材料,铜合金由于其优异 的导电导热性能而在工业生产中得到了广泛的应用,但是为了节约成本,生产中常 常只是在关键部位采用铜合金,而其他部位则采用价格相对低廉的钢材料。如航 空发动机柱塞泵柱塞采用锡青铜与合金钢异种金属连接而成"。铜合金和钢连接，可以充分利用钢的强度和铜的高导电、高热导的特性,也可以降低成本。所以,铜 合金与钢之间的焊接显得尤为重要。 关键词:紫铜;低碳钢;异种材料;钎焊 引言 本课题的研究,就是为了充分利用钢(Q235)和铜(T2 )这两种材料在物理性能、化学性能以及力学性能等方面的优点，实现紫铜与低碳钢的焊接,从而形成重要 的异种金属复合构件。异种金属材料复合构件的最大特点是能够充分发挥各自性 能优点，大大节省贵重金属材料,又可使得构件满足基本使用性能.从而降低生产 成本。而焊接是能够实现异种金属零部件,连接成一个整体部件的最好的方法,所 以异种金属材料焊接质量的好坏，就显得尤为重要。 1铜钢焊接性分析 铜与钢焊接的主要问题是铜与钢的熔点、导热性和力学性能有很大差异,焊 接时加热温度难以控制均匀,容易在焊接接头处产生应力集中，导致各种焊接裂
紫铜与钢的焊接 采用手工电弧焊、气焊和埋弧焊。板厚大于3毫米时需开坡口，坡口形式与钢构相同。开X形坡口时不留钝边，以保证焊透。当坡口角度太小或端部沾污就不能很好焊透。 紫铜、铜合金与钢的手工电弧焊可采用铜107（T107）、铜227（T227）焊条进行焊接。 被焊材料的厚度为3毫米或3毫米以上，可以采用埋弧焊，焊接接头可以采用对接或“T”形接。 熔剂层下的碳焊用直流正极性，弧压为40～55伏，弧长14～20毫米，电流300～550安，选用焊铜用的焊剂例如焊剂150、焊剂431等。 熔化极电弧焊时，虽然熔剂中加入2～5%的铝、锰、硅和碳酸钙，以及铜墙铁壁焊毕上镀0.1～0.15毫米的锌，仍不能消除气孔。如对坡口预热150℃，则气孔完全消失。焊丝用T2铜丝，焊剂用430或360，结果良好。 黄铜、紫铜与钢进行闪光焊和电阻焊均可获得合格的接头。闪光焊时钢的烧损量比铜大，因些装入焊机的伸出长度应大些。闪光焊时，钢 L=3.5d ，黄铜L=1.5d ，紫铜L=1d 。式中d为焊件直径，L为伸出长度。电阻焊时，钢L=2.5d ，黄铜L=1d ，紫铜L=1.5d 。顶锻压力均为1.0～1.5公斤力/毫米2。 紫铜及紫铜与低碳钢的焊接工艺 紫铜的特点：具有极高的导电性、导热性、优良的可塑性、耐腐蚀性、低温塑性。 由于紫铜导热性好，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融合，这种现象尤其在厚板焊接时表现得更明显。 本公司在近期承接了制作厂内的金属结晶器,整体由低碳钢与紫铜焊接.因为内桶为全紫铜制作，而且内桶与外桶的连接是低碳钢法蓝，从而涉及到紫铜及紫铜与低碳钢的焊接工艺。 焊接要求： 要求结晶器整体在6Mpa压缩空气下10分钟无渗漏现象。
众所周知，钢与铜合金焊接会有很多的问题，面对这些问题，该如何解决呢？焊接工艺又是 怎么样的呢？下面我们就来学习一下吧： 一、焊接性： 其焊接主要问题是在焊缝区及熔合区易产生裂纹，产生裂纹有两种形态，焊绝裂纹和热 影响区渗透裂纹。 1）焊缝裂纹，钢与铜及其合金焊接焊缝中产生裂纹属热裂纹，其产生的原因是： ①铜与钢的物理性能差异很大，钢与铜的热膨胀和导热率相差很大，因此焊接时接头中产生很大的应力，导致焊缝产生裂纹。 ②由于铜和铜金属焊接时热裂纹倾向较大而钢与铜及铜合金焊接时焊缝是铁与铜的混合物，因此随着含铜量增加，产生热裂纹倾向也较大。 2）热影响区渗透裂纹，钢与铜及铜合金焊接时在液体铜及铜合金相接触的钢中易产生 渗透裂纹，渗透裂缝在高温时形成的。 产生原因是：由于液态铜及铜合金对钢的渗透作用和拉伸应力共同作用的结果，从焊缝 冷却瞬间开始，在接头中就会产生拉伸应力，这种应力随着不断冷却而增加，另外在结晶过 程金属组织往往有缺陷，在钢的结晶表面就产生微观裂口，在焊接拉伸应力作用下，形成热 影响区渗透裂纹。 当焊缝中Ni含量大于16%时在低碳钢上不产生渗透裂纹（NiCu合金）。 二、焊接工艺： 手工电弧焊，氩弧焊和气体保护焊都可以焊接钢与铜及其合金的异种接头。 铜和钢及其合金焊接时选用一种填充金属，直接将两种金属焊接，在铜或钢上堆焊过渡层，然后焊接。 由于含镍焊缝抗渗透裂纹能力强，使用纯镍或含铜的镍基合金来熔敷过渡层，镍能大大 减除或消除铜及铜合金对钢的渗透作用，十分有利于消除热影响区的渗透裂纹，如图：堆焊过渡层，然后进行焊接。 1. 紫钢与低碳钢焊接。 堆焊过渡层后，可用紫铜作填充金属材料，丝201、丝202、为加强熔池的脱氧作用， 采用硅锰青铜丝，QSi3-1焊接，其焊接质量和效果更好。 2．硅青铜和铝青铜与低碳钢焊接。 堆焊过渡层后，可用铝青铜作填充金属材料QAL9-2此时焊缝的双相组织，焊缝有较高的抗 热裂性能，也可用焊条铜237去除药皮擦干净作填充金属丝，铝还可以减轻热影响区渗透裂纹，焊缝强度也比紫铜高。用交流氩弧焊焊接。 3．黄铜和低碳钢焊接。 堆焊过渡层后，为减少黄铜锌的蒸发，采用QSi3-1硅锰青铜丝作填充金属，采用交流电源焊接，也可用QAL9-2铝锰青铜丝作填充金属材料，如没有盘圆的青铜丝可用铜237焊条去除 药皮擦干净后进行加丝焊接，用交流氩弧焊焊接。 4．铁白铜与低碳钢焊接，堆焊过渡层后低碳钢与铁白铜（主要成分Ni5～6.5%， Fe1.0～1.4%其采为Cu）焊接时，可采用BFe5～1作为填充金属材料，引时焊缝含铁量为32%
异种材料焊接研究 随着现代工业的不断发展，材料的种类越来越多，对于不同材料的处理也变得越来越复杂。而在这些材料中，异种材料的应用越来越广泛，由此也催生出了异种材料焊接的技术。本文将探究异种材料焊接的相关研究。 一、异种材料与异种材料焊接的概念 异种材料是指由不同种类的材质组成的复合材料，常见的异种材料有金属与非金属的复合材料，二元或多元合金的复合材料，复合聚合物等。在实际应用中，不同种类的材料往往需要通过焊接工艺进行拼接，从而产生出新的成品。异种材料焊接是指将不同种类的材料通过焊接工艺加以连接。这种连接方式可以获得具有新特性的产品，因此在化工、航空航天、汽车、船舰等不同领域均受到了广泛的应用。 二、异种材料焊接的难点 异种材料焊接的难点主要在于以下几个方面： 1、材料特性不同：不同的材料具有不同的熔点、热膨胀系数、内在应力、热导率、强度等特性，这些差异会对焊接过程中的热传输、凝固组织等产生影响。 2、化学反应：在焊接过程中，不同材料之间会发生化学反应，影响焊缝的质量和性能。 3、热影响区（HAZ）：焊接过程中会产生高温，在焊缝周围形成特定区域，即热影响区（HAZ）。不同材料的HAZ特性不同，需要针对不同材料选择合适的焊接工艺。 三、异种材料焊接的研究现状 1、焊接工艺的改进：通过改变焊接工艺，如改变焊接电流、速度、温度等参数，可以达到更好的焊接效果。同时，也需要根据不同材料选用不同焊接工艺。
2、材料表面处理：通过改变材料表面状态，如清洗、抛光、化学处理等，可以一定程度上避免材料之间的反应，提高焊接质量。 3、焊接金属间化合物的研究：焊接中金属之间易发生化合反应，产生金属间化合物，这些金属间化合物会对焊缝的质量和性能产生影响。因此，对不同材料间的金属间化合物的研究十分重要。 4、异种材料焊接图谱：为方便实际应用，需要建立异种材料焊接图谱，指导焊接实践。 四、结语 异种材料的应用需求日益增长，这也促进了异种材料焊接的研究和应用。随着科技的不断进步，异种材料焊接的技术也在不断完善，发展出了多种异种材料焊接工艺和方法。但这项技术仍然存在着许多难点，需要不断地进行深入研究，为实际应用提供更好的技术支持。
铜及其与异种材料的焊接工艺及焊接方法铜及其与异种材料的焊接 铜具有优良的导电性、导热性、耐腐蚀性、延展性及一定的强度等特性。在纯铜(紫铜)中添加10余种合金元素，形成固溶体的各类铜合金，如加锌为黄铜;加镍为白铜;加硅为硅青铜;加铝为铝青铜等。 铜及铜合金可用钎焊、电阻焊等工艺方法实现连接，在工业发达的今天、熔焊已占据主导地位。用焊条电弧焊、TIG焊、MIG焊等工艺方法容易实现铜及铜合金的焊接。影响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。 1、紫铜的焊接 焊接紫铜的方法有气焊、手工碳弧焊、焊条电弧焊和手工氩弧焊等方法，大型结构也可采用自动焊。 (1) 紫铜的气焊焊接最常用的是对接接头，搭接接头和丁字接头尽量少采用。气焊可采用两种焊丝，一种是含有脱氧元素的焊丝，如丝201、202;另一种是一 般的紫铜丝和母材的切条，采用气剂301作 助熔剂。气焊紫铜时应采用中性焰。 (2)紫铜的焊条电弧焊接。焊件厚度大于4毫米时，焊前必须预热，预热温度一般在400~500?。用铜107焊条焊接，电源应采用直流反接。焊接时应当用短弧，焊条不宜作横向摆动。焊条作往复的直线运动，可以改善焊缝的成形。长焊缝
应采用逐步退焊法。焊接速度应尽量快些。多层焊时，必须彻底清除层间的熔渣。焊接应在通风良好的场所进行，以防止铜中毒现象。焊后应用平头锤敲击焊缝，消除应力和改善焊缝质量。 (3)紫铜的手工氩弧焊。在紫铜手工氩弧焊时，采用的焊丝有丝201(特制紫铜焊丝)和丝202，也采用紫铜丝，如T2。焊前应对工件焊接边缘和焊丝表面的氧化膜、油等脏物都必须清理干净，避免产生气孔、夹渣等缺陷。清理的方法有机械清理法和化学清理法。对接接头板厚小于3毫米时，不开坡口;板厚为3,10毫米时，开V形坡口，坡口角度为60o~70o; 板厚大于10毫米时，开X形坡口，坡口角度为60o~70o;为避免未焊透，一般不留钝边。根据板厚和坡口尺寸，对接接头的装配间隙在0.5,1.5毫米范围内选取。紫铜手工氩弧焊，通常是采用直流正接，即钨极接负极。为了消除气孔，保证焊缝根部可靠的熔合和焊透，必须提高焊接速度，减少氩气消耗量，并预热焊件。板厚小于3毫米时，预热温度为 150~300?;板厚大于3毫米时，预热温度为350~500?。预热温度不宜过高，否则使焊接接头的力学性能降低。还有紫铜的碳弧焊，碳弧焊使用的电 极有碳精电极和石墨电极。紫铜碳弧焊所用的焊丝和气焊时一样，也可用母材剪条，可用气焊紫铜的助熔剂，如气剂301等。 2、黄铜的焊接 黄铜焊接的方法有:气焊、碳弧焊、焊条电弧焊和氩弧焊。 (1)黄铜的气焊。由于气焊火焰的温度低，焊接时黄铜中锌的蒸发比采用电焊时少，所以在黄铜焊接中，气焊是最常用的方法。黄铜气焊采用的焊丝有:丝221、丝222和丝224等，这些焊丝中含有硅、锡、铁等元素，能够防止和减少熔池中锌的蒸发和烧损，有利于保证焊缝的性能和防止气孔产生。气焊黄铜常用的熔剂有固体粉末和气体熔剂两类，气体熔剂由硼酸甲脂及甲醇组成;熔剂如气剂301。 (2)黄铜的焊条电弧焊。焊接黄铜除了用铜227及铜237外，也可以采用自制的焊条。
铜—钢异种金属材料的焊接工艺 摘要：随着工业发展和技术进步，越来越多的应用需要将不同类型的金属材 料进行焊接，以满足特定的工程需求。其中，铜和钢是常见的异种金属组合，其 焊接工艺的研究和应用具有重要的实际意义。本文探讨了铜—钢异种金属材料的 焊接的意义，并介绍相关的焊接策略，期望能够为相关行业的工程师和研究人员 提供有益的指导。 关键词：铜；异种金属；焊接 引言：铜和钢作为广泛应用于工业领域的两种常见金属材料，在不同的应用 场景中展现出独特的性能和特点。然而，由于铜和钢之间的化学成分差异和熔点 差异，将这两种材料进行焊接成为一项具有挑战性的任务。在过去的研究中，焊 接铜—钢异种金属材料一直是一个备受关注的课题。近年来，随着工业制造的不 断发展和创新，对于铜—钢异种金属材料焊接工艺的研究和应用也变得越来越重要。 一、铜—钢异种金属材料的焊接的意义 铜和钢的性能互补，将铜—钢异种金属焊接能够实现两种材料的优势互补， 得到既具有良好导电导热性能又具备高强度和耐腐蚀性的接头，这种材料可以满 足一些特殊应用的需求，如电力设备中需要高导电性和散热性能的连接件。铜— 钢异种金属焊接广泛应用于各个行业，如电力、航空航天、汽车、海洋工程等。 在电力领域，铜—钢异种金属焊接技术可用于制造导线、电缆和电器连接件，提 供高效的电力传输。在航空航天领域，铜—钢异种金属焊接可用于制造航空发动机、机翼结构和航天器件，满足航空航天设备对强度、重量和耐腐蚀性的要求。 铜—钢异种金属焊接能有效地利用不同金属材料的优点，降低材料成本，并 减少资源的浪费。相比于使用单一材料制造产品，铜—钢异种金属焊接可以在满 足要求的前提下选择更经济、更适合特定用途的材料组合，降低制造成本。此外，铜—钢异种金属焊接技术还可以实现对损坏或磨损部件的修复和再利用，延长产
异种金属的焊接研究进展 摘要：本文对异种金属（铝-钢、铜-钢、钛-钢、Mg/Al、Ti/Al、Cu/Al）的研究现状、异种金属的焊接应用、异种金属的焊接发展等方面进行了分析，希望对异种金属的焊接研究有所裨益 焊接在现代的工业生产中，已成为一种重要的金属加工工艺方法，广泛地应用于造船、航空、航天、汽车工业及机械制造等许多现代工业部门, 随着科学技术的发展，异种金属的焊接技术发展越来越快，并且质量要求也越来越高。为适应焊接技术发展的需要，研究异种金属的焊接工艺技术已成为焊接领域的一种发展趋势[1]。 1 异种金属的焊接研究现状 1.1 铝钢异种金属焊接研究现状 近年来，环保问题越来越受到重视，汽车工业为了节约燃料、保护环境、不断努力减轻汽车重量，因此对汽车用材料提出了更高的要求。增加铝材的使用量是其中的重要措施之一, 所以在汽车工业生产中，采用“钢+铝”双金属焊接结构成为汽车轻量化的首选方案，这必然涉及到铝和钢两种材料之间的连接。 目前，应用于铝和钢连接的焊接方法主要有：压焊（滚焊与爆炸焊、摩擦焊、搅拌摩擦焊）、钎焊、熔焊、扩散焊、电弧焊、焊和磁脉冲焊等[2]。 铝钢之间的焊接，一直是焊接领域的难点和热点问题，其中脆性金属间化合物的生成是影响接头性能的主要因素。压力焊和钎焊由于基体可以在焊接过程中保持固态，同时焊接热输入容易控制，因此接头的性能一般不受限于金属间化合物的厚度，比较适于铝钢之间的焊接，但是这种焊接方法效率较低，对工件的尺寸和形状有特殊的要求，不适于大批量生产。而熔焊方法比较灵活，效率较高，但是金属间化合物又成为不可避免的附加产物。虽然采用熔钎结合的方法已经获得了很好的效果，但是对于金属间化合物的生长动力学以及如何促进铝合金熔体润湿钢板表面等方面还没有系统研究，因此，解决上述问题对于促进高效的焊接方法在铝钢焊接中的应用具有重要的意义[3]。 1.2 铜钢异种金属焊接研究现状 随着经济的迅速发展和科学技术的不断进步，新材料、新工艺、新设备不断涌现，对零部件的性能提出了更高的要求。采用钢和铜复合零部件, 因在性能与经济上优势互补，具有广阔的应用前景。 世界各国的研究者对铜和钢的焊接进行了实验和理论分析，目前常用的焊接方法有熔焊、压焊、钎焊和熔焊-钎焊[4]等。 每种方法都具有各自的特点和应用范围。其中冷金属过渡焊接是一种比较新的焊接方法，应用前景广阔。在铜-钢焊接接头结合机理方面的研究, 多集中于对青铜和钢焊接后的接头组织方面，对于紫铜与钢的焊接还需要进行进一步探讨[5]。
紫铜最佳焊接方法 紫铜是一种常见的金属材料，具有优良的导电性和导热性，因此在电子、通信、航空航天等领域得到广泛应用。在实际生产中，紫铜的焊接工艺显得尤为重要，因为不恰当的焊接方法可能会导致焊接接头质量不佳，甚至影响整体产品的性能。因此，选择最佳的焊接方法对于保证紫铜焊接质量至关重要。 首先，我们需要了解紫铜的特性。紫铜具有良好的导热性和导电性，但同时也 具有较高的热膨胀系数和热传导率。因此，在焊接过程中，需要特别注意控制焊接温度和焊接速度，避免因温度过高导致材料变形或者产生裂纹。另外，紫铜的表面氧化层也会影响焊接质量，需要在焊接前进行表面处理，以保证焊接接头的质量。 针对紫铜的特性，以下是一些最佳的焊接方法： 1. TIG焊接。 TIG焊接是一种常用的焊接方法，特别适用于焊接薄壁紫铜管或者紫铜薄板。TIG焊接可以提供较高的焊接质量，焊接接头整洁，气孔少，同时也可以控制焊接温度和速度，避免因过热导致的材料变形或者气孔产生。 2. 焊锡焊接。 对于紫铜的小型焊接件，可以选择使用焊锡进行焊接。焊锡焊接简单易行，可 以在较低的温度下完成焊接，避免因高温导致的材料变形或者气孔产生。同时，焊锡焊接也可以提供良好的焊接质量，适用于一些对焊接质量要求不高的场合。 3. 焊接前处理。 在进行紫铜焊接前，需要对焊接接头进行表面处理，去除氧化层和污垢，以保 证焊接接头的质量。常用的表面处理方法包括机械抛光、化学清洗和激光清洗等。 4. 焊接参数控制。
在进行紫铜焊接时，需要严格控制焊接参数，包括焊接电流、焊接电压、焊接 速度等。合理的焊接参数可以保证焊接接头的质量，避免因焊接过程中温度过高导致的材料变形或者气孔产生。 总之，选择最佳的焊接方法对于保证紫铜焊接质量至关重要。针对紫铜的特性，我们可以选择TIG焊接、焊锡焊接等方法，并且在焊接前进行表面处理，严格控 制焊接参数，以保证焊接接头的质量。希望本文可以对紫铜焊接工艺有所帮助。
不同材料的金属焊接技术及技巧探讨 摘要：焊接是一种将材料(通常是金属或热塑性塑料)通过使用热源熔化后再 冷却，从而形成可靠连接的制造方法。目前经常要将不同材料的金属焊接起来， 这就需要配套相应的设备，掌握要必要操作技巧。本文介绍了不同材料的金属焊 接种类，对不同材料金属的焊接技术要领和注意事项进行了较详细的阐述。 关键词：不同材料；金属；焊接技术；焊接方法；探讨 随着工业化的发展，有着许多不同类型的金属材料的出现。常见的有镀层钢板、不锈钢板、铝合金、铜合金等材料。点焊机在焊接这些对应金属材料时，要 选用不同的焊接手段，掌握良好的焊接技巧才能焊接好每一种材料。 1不同材料的金属焊接种类 常见的大型中央空调的管件多是用铜(紫)管材，常用的焊料类型有铜磷焊料、银铜焊料、铜锌焊料等。在焊接时要根据管道材料的特点，正确的选择焊料及熟 练的操作，以确保焊接的质量。 1.1同类材料的焊接 (1)铜与铜的焊接方法:可选用磷铜焊料或含银量低的磷铜焊料，如2%或5% 的银基焊料。这种焊料价格较为便宜，且有良好的熔液，采用填缝和润湿工艺， 不需要焊剂。 (2)钢与钢的焊接方法:可选用黄铜条焊料加适当的焊剂(硼砂) ，焊接时， 将焊料加热到一定温度后插放在焊剂中，使焊剂熔化后附着在焊料上，但焊后必 须将焊口附近的残留焊剂刷洗干净，以防产生腐蚀。 1.2不同材料的焊接 (1)铜与钢或铜与铝的焊接可选用银铜焊料和适当的焊剂，焊后必须将焊口 附近的残留焊剂用热水或水蒸气刷洗干净，防止产生腐蚀。在使用焊剂时最好用
酒精稀释成糊状，涂于焊口表面，焊接时酒精迅速蒸发而形成平滑薄膜不易流失，同时还可避免水份浸入制冷系统的危险。 (2)铜与铁的焊接可选用磷铜焊料或黄铜条焊料，但还需使用相应的焊剂， 如硼砂、硼酸或硼酸的混台焊剂。 重点提示:焊接操作对焊接不同的材料，不同的管径时所需的焊枪大小和火 焰温度的高低有所不同，焊接时火焰的大小可通过两个针形阀进行控制调整，火 焰的调整是根据氧、乙炔气体体积比例不同可分为炭化焰、中性焰和氧化焰三种。 2 不同材料金属的焊接技术要领 (1)炭化焰其特点是氧气与乙炔气的体积比小于1略缺氧，易将炭粒带入金 属而影响焊料流动，冒黑烟，温度约为2700度左右，可用于对管道的烘烤等。 (2)中性焰其特点是焰芯的尺寸取决于燃烧气体的成份、耗量和流速，焊炬 喷嘴孔直径决定了火焰焰芯的直径，而混合气的流速，则决定了焰芯的长度，中 性焰的火焰分3层，焰芯呈尖锥形，色白而明亮，内焰为蓝白色，外焰由里向外 逐渐由淡紫色变为橙色和蓝色，温度约为3000~ 3500度左右，氧气与乙炔气的 体积之比为1 : 1.2制冷空调的管件焊接多使用中性焰。 (3)氧化焰其特点是焰芯是圆锥形，长度明显地缩短，轮廓也不清晰，颜色 暗淡，外焰也缩短了，火焰是蓝色，火焰燃烧时伴有响声，响声大小取决于氧气 压力，氧化焰的温度高于中性焰，适用于黄铜的管件焊接。火焰的性质是根据被 焊金属种类及其性质来选择的，应注意科学地选择使用。 (4)火焰的调节点燃前先按操作规程分别开启氧气瓶和Z炔气瓶的阀门，使 低压氧气表指示在0.2~0.5MPa左右，乙炔气的压力表指示在0.05MPa左右。然 后微开焊枪的氧气阀。再微开焊枪上的乙炔气阀，同时，从焊嘴的后面迅速点火。切不可在焊嘴正面点火，以免喷火烧手。点燃后即可调节，两阀的调节就是调节 氧与乙炔气进入焊枪混合气的比例，从而得到不同的火焰。 (5)焊接焊接时应严格按步骤进行操作，否则，将会影响焊的质量。
紫铜焊接 紫焊接是被焊工件的材质（这里指紫铜），通过加热或加压或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质紫铜达到原子间的建和而形成永久性连接的工艺过程，一般用于工业 紫铜焊接过程中，工件和焊料熔化形成熔融区域，熔池冷却凝固后便形成材料之间的连接。这一过程中，通常还需要施加压力。紫铜焊接的能量来源有很多种，包括气体焰、电弧、激光、电子束、摩擦和超波等。19世纪末之前，唯一的紫铜焊接工艺是铁匠沿用了数百年的锻焊。最早的现代紫铜焊接技术出现在19世纪末，先是弧焊和氧燃气焊，稍后出现了电阻焊。 紫铜焊接的分类：金属的紫铜焊接,按其工艺过程的特点分有熔焊,压焊和钎焊三大类. 熔焊是在紫铜焊接过程中将工件接口加热至熔化状态，不加压力完成紫铜焊接的方法。熔焊时，热源将待焊两工件接口处迅速加热熔化，形成熔池。熔池随热源向前移动，冷却后形成连续焊缝而将两工件连接成为一体。 在熔焊过程中，如果大气与高温的熔池直接接触，大气中的氧就会氧化金属和各种合金元素。大气中的氮、水蒸汽等进入熔池，还会在随后冷却过程中在焊缝中形成气孔、夹渣、裂纹等缺陷，恶化焊缝的质量和性能。 为了提高紫铜焊接质量，人们研究出了各种保护方法。例如，气体保护电弧焊就是用氩、二氧化碳等气体隔绝大气，以保护紫铜焊接时的电弧和熔池率；又如钢材紫铜焊接时，在焊条药皮中加入对氧亲和力大的钛铁粉进行脱氧，就可以保护焊条中有益元素、硅等免于氧化而进入熔池，冷却后获得优质焊缝。 压焊是在加压条件下，使两工件在固态下实现原子间结合，又称固态紫铜焊接。常用的压焊工艺是电阻对焊，当电流通过两工件的连接端时，该处因电阻很大而温度上升，当加热至塑性状态时，在轴向压力作用下连接成为一体。
碳钢与紫铜的焊接工艺研究 [摘要]本文解释了碳钢和紫铜的概念，并作了简要说明，分析了碳钢与紫铜的焊接特点，提出可以通过调整焊缝的化学组成和控制线能量，正确选用焊接工艺参数以获得理想的焊接金相组织来解决产生气孔和裂纹，对于性质相差很大的碳钢和紫铜的焊接，可以在其结合部位的碳钢一侧表面上刷镀一层铜，从而改善焊接部位的性能。 [英文摘要this article explained the carbon steel and the red copper concept, and has given the briefing, has analyzed the carbon steel and the red copper welding characteristic, proposed that may through adjust welded joint's chemical composition and the pilot wire energy, selects the welding process parameter to obtain the ideal welding Microstructure correctly to solve produces the blowhole and the crack, regarding the nature difference very big carbon steel and the red copper welding, may brush on its combining site carbon steel one side surface plates a copper, thus improvement welding position performance. [关键词]碳钢；紫铜；焊接工艺；钎焊。 目录 1封面 (1) 2中文摘要 (2) 3关键词 (2) 4英文摘要 (3) 5英文关键词 (3) 6目录 (4) 7引言 (5) 8什么是碳钢 (5) 9什么是紫铜？ (5) 10紫铜的焊接 (7) 11碳钢与紫铜的焊接性 (8) 12碳钢与紫铜的焊接工艺 (11) 13结束语 (14) 14参考文献 (15) 15致谢 (1)
紫铜管的焊接性及其鸨极氯弧焊的焊接 赵起超一九九五年新疆独山子乙烯工程,由我公司承建的空分工程中,从氧气压缩机到充瓶间有一根管线的材质是紫铜的.这是我公司有史以来第一次焊接紫铜管.因我的焊接技术全面和工作态度好,经工程部的领导和焊接技术员钻研决定,让我承当紫铜管的焊接.经过练习、做工艺评定到紫铜管焊接完成,用时一个月.经射线探伤检验一次合格率到达了90%,获得了业主的好评.下面 就是我焊接紫铜管的一些心得体会. 一、紫铜 纯铜的色泽呈紫红色,故称紫铜.在潮湿空气中铜外表会产生一层碱式碳酸铜,俗称铜锈（铜绿）.铜中常含少量的跳、铅、硫、氧、磷、镣、碑等杂质元素,所所有杂质都会降低铜的导电性,其中尤以磷为了最明显,但是磷是铜的一个很好的脱氧剂,所以磷在铜中还是属于有益的元素.铜不管在冷态或热态都有很高的塑性,但强度和硬度较低.通过冷加工可以提升铜的强度.但此时塑性明显降低（约降低到6%）,导电率也下降1-3%.冷加工后的铜经550-600 C 退火,可使塑性完全恢复.紫铜在低温下仍有较高的塑性,但在400-700 C的高温下,强度及塑性却大大降低. 二、紫铜的焊接性 难熔合紫铜的导热性比钢好得多,铜的导热系数是钢的7倍,随着温度 的升高,差距还要大.大量的热被传导出去,母材难以局部熔化,必须采用功率大、热量集中的热源,有时还要预热,热影响区很宽.
铜氧化铜在常温时不易被氧化.但是随着温度升周,当超过300 C时,其氧化 水平很快增大,当温度接近熔点时,其氧化水平最强.氧化的结果生成氧化亚铜（Cu..焊缝金属结晶时,氧化亚铜和铜形成低熔点（1064C）的共晶, 分布在铜的晶 界上,大大降低了焊接接头的机械性能,所以,铜的焊接接头的性能一般低于母材. 气孔铜产生气孔的倾向远比钢严重.其中一个直接原因是铜导热性 好,焊接熔池凝固速度快,液态熔池中气体上浮的时间短来不及逸出,易造成气孔.但根本原因是气体溶解度随温度下降而急剧下降及化学反响产生气体所致.铜的气孔分两种类型,即氢造成的扩散气孔和水蒸气造成的反响气孔.铜的液态金属能溶解氢,高温时溶解很多,随着温度的降低,溶解度也降低,许多金属都是这样,但在铜中溶解度降低的幅度比在钢中大的多.这就是说,在焊缝凝固前会有很多氢要逸出,但铜焊缝的凝固速度比拟快,氢来不及逸出便要形成气孔.这就是扩散气孔.高温时铜与氧亲和力较大而形成CuO,在1200C 以上可溶于液态铜中,低于1200C便要游离出来,与氢发生如下反响： [Cu 2O]+2[H] -2iCu]+H 2O 所形成的水蒸气不溶于液态铜,假设来不及逸出也会形成气孔.这就是反响气孔. 预防产生气孔的主要举措： ①预防焊缝金属吸氢及氧化,焊件外表在焊前应去油污、水分等,焊条焊剂要烘干使用,焊丝外表不得有水分. ②对焊缝增强脱氧,参加硅、铝、钛、猛等脱氧元素. （3焊接时增强保护效果. ④ 选择适宜的焊接工艺参数,降低冷却速度,溶深不可过大. 热裂纹紫铜焊接时在焊缝及熔合区易产生热裂纹.形成热裂纹的原因主要有以 下几个方面： ①铜的线膨胀系数几乎比低碳钢大50%以上,由液态转变到固态时的收缩率也比拟大,对于刚性大的工件,焊接时会产生较大的内应力.
铜钢异种材料焊接 1 试验研究内容 紫铜是工业上重要的金属材料，具有极好的导热性、常温和低温塑性，对大气、海水、非氧化性酸及钙盐等有良好的耐腐蚀性。但由于它强度低，比重大，单独作为容器结构材 料在大型化工装备上的应用受到限制。若采用加工硬化提高其强度，其塑性会大幅度降低，同时耐蚀性受损，因而它对某些介质的良好耐蚀性这一优点难以充分发挥。异种金属爆炸 复合连接方法的出现，使铜能够真正大量应用于化工装备，但铜的焊接性差，铜—钢之间 的焊接连接成为铜—钢化工装备制造中的一个主要难题。 随着经济的迅速发展和科学技术的不断进步，新材料、新工艺、新设备不断涌现，对 零部件的性能提出了更高的要求。采用钢和铜复合零部件，因在性能与经济上优势互补， 具有广阔的应用前景，如在转炉炼钢工程的氧气管道需要采用T2铜管和不锈钢管焊接， 新一代航空发动机采用铬青铜与双相不锈钢电子束焊接，弹带上钢与纯铜的熔敷扩散焊等。 本实验以紫铜和Q235钢为主要材料，主要研究紫铜和钢在TIG 氩弧钎焊焊接性，研 究接头的力学性能，分析其接头的组织成分特点，找到相对合适的焊接工艺。 2 研究方案论证 2.1 铜-钢焊接分析 在铜-钢焊接中，铜与铁的熔点、导热系数、线膨胀系数和力学性能等都有很大的不同，容易在焊接接头中产生应力集中，导致各种焊接裂纹。 另一方面，铜与钢的原子半径、晶格类型、晶格常数及原子外层电子数目等都比较接近，且铜与铁属于在液态时无限固溶，在固态下，虽为有限固溶，但并不形成脆性金属间 化合物，而是以(α+ε) 的双相组织形式存在，这是二者实现焊接的基本依据。因此，只 要克服前述的铜与铁在物理性能上存在差异的困难，是可以获得正常焊接接头的。 两种金属物化性能如表1-1。 表1-1 铁和铜的物理性能 钢与铜及铜合金的焊接主要存在下面几个问题: （1）焊缝易产生热裂纹 由于铜与钢会形成低熔点共晶，以及线膨胀系数相差较大，焊缝容易产生热裂纹和晶 界偏析(即低熔点共晶合金或是铜的偏析) ，因而焊接时，在较大焊接应力作用下，呈现 出宏观 裂纹。 （2）热影响区产生铜的渗透裂纹
铜焊接工艺 铜及铜合金的焊接工艺 铜具有优良的导电性、导热性、耐腐蚀性、延展性及一定的强度等特性。在电气、电子、化工、食品、动力、交通及航空航天工业中得到广泛应用。在纯铜(紫铜)中添加10余种合金元素，形成固溶体的各类铜合金，如加锌为黄铜;加镍为白铜;加硅为硅青铜;加铝为铝青铜等等。 铜及铜合金可用钎焊、电阻焊等工艺方法实现连接，在工业发达的今天、熔焊已占据主导地位。用焊条电弧焊、TIG焊、MIG焊等工艺方法容易实现铜及铜合金的焊接。影响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，与要是氢气孔。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。 1、紫铜的焊接 焊接紫铜的方法有气焊、手工碳弧焊、手工电弧焊和手工氩弧焊等方法，大型结构也可采用自动焊。(1) 紫铜的气焊焊接紫铜最常用的是对接接头，搭接接头和丁字接头尽量少采用。气焊可采用两种焊丝，一种是含有脱氧元素的焊丝，如丝201、202;另一种是一般的紫铜丝和母材的切条，采用气剂301作助熔剂。气焊紫铜时应采用中性焰。 (2)紫铜的手工电弧焊缘。焊件厚度大于4毫米时，焊前必须预热，预热温度一般在400~500?左右。用铜107焊条焊接，电源应采用直流反接。焊接时应当用短弧，焊条不宜作横向摆动。焊条作往复的直线运动，可以改善焊缝的成形。长焊
紫铜常用焊接方法的焊接性分析
- 2 -绪论 随着科学技术的不断发展，紫铜的应用范围日益广泛。但由于紫铜的特殊性能，给焊接工件带来了一定的困难。由于焊件厚度（特别是极薄、极厚件）、结构形状的不同，需要采用相应的焊接方法及工艺，才能获得优质的焊接接头及较高的焊接生产率。 为了有效的掌握紫铜的焊接技术，必须进一步了解紫铜的基本性能、焊接特点、焊接材料、焊接设备、焊接操作方法及接头质量检测等内容。而紫铜的焊接比钢、铁等黑色金属的焊接要复杂的多。在实际工作中，人们很需要掌握一紫铜焊接的基本理论知识、具体焊接工艺参数和经验等资料，下面就紫铜的一些特性和焊接做一下介绍分析。 1 紫铜用途和消费 由于紫铜具有优良的传导性能、机械强度大、延展性好好和鲜艳的金属光泽等使其一度位居常用有色金属量之首。 紫铜的应用领域包括：电气行业，这也是它的传统应用领域，像电线电缆、输电设备、电工器材等；轻工业，主要是日用五金等；机械行业，各种工程、石化、矿山、床具、仪器仪表以及通用的基础设施等；交通运输业，主要是运输工具的生产；电子邮电行业，像通信、雷达、电子计算机、电子元器件的生产。像其它的如军工、化工等行业中业得到了广泛的应用。 当前世界紫铜的消费量约为1250万吨/年，消费最多的国家好地区有美国、日本、中国、德国年消费量都在100万吨以上，其次韩国、中国台湾、法国和意大利的消费量也都在50万吨以上。 2 紫铜的焊接性分析 2.1 紫铜的物理性能 所谓紫铜就是纯铜，纯铜的外观呈紫红色，习惯上就称为紫铜。它
紫铜是属于面心立方晶格。 紫铜的主要性能： 1）有优良的导电性，在金属中仅次于银，此外它的纯度越高导电性就越好； 2）导热性好，仅次于金和银； 3）在大气、海水中具有较好的耐蚀性； 4）有良好的常温和低温塑性，但是在400～700℃高温下其强度和塑性显著降低； 5）强度和硬度低，经冷加工变形后强度可成倍增加，而塑性成倍降低，若再经500～600℃退火，可使其塑性完全恢复。由于其强度低，一般不用作结构零件，主要用于制造导线和导电零件，以及散热器、热交换器中的传热元件。 纯铜的牌号及用途是根据其含氧量的不同而划分的。常见纯铜的牌号、代号、成分和性能见表1和表 2 表1纯铜的化学成分和用途