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铜及铜合金焊接的问题及解决方法

铜及铜合金是一种广泛应用的金属材料,具有良好的导电性、导热性、耐腐蚀性和可塑性,常用于电气、机械、化工等领域。然而,铜及铜合金的焊接却存在一些困难和问题,如何有效地解决这些问题,提高焊接质量和效率,是许多焊工和工程师关心的话题。本文将从以下几个方面介绍铜及铜合金焊接的问题及解决方法:



1.铜及铜合金焊接的主要问题

铜及铜合金焊接时,主要会遇到以下几个问题:

  1. 熔池控制困难。由于铜及铜合金的热导率高,热量传导快,焊接时需要较大的热输入,导致熔池体积大,流动性强,不易控制,容易产生未焊透、未熔合、飞溅等缺陷。


  2. 气孔敏感性高。由于液态铜对氢的溶解能力大,而固态铜对氢的溶解能力小,焊接过程中,氢会从熔池中析出,形成气孔。另外,铜在高温下容易氧化生成氧化亚铜,与氢或一氧化碳反应生成水蒸气或二氧化碳,也会形成气孔。


  3. 裂纹敏感性高。由于铜中含有一些使固液相区间扩大的杂质元素,如铅、铋、磷、砷等,它们会在晶界析出低熔点共晶物,削弱晶间结合力,造成热脆性。在焊接过程中,由于高温、快速冷却和收缩应力的作用,容易产生热裂纹。此外,由于铜在加热过程中不发生相变,晶粒长大倾向严重,也加剧了裂纹的形成。


  4. 强度降低。由于铜及铜合金在焊接过程中会发生合金元素的氧化、蒸发和烧损;杂质元素的渗入;低熔共晶物的存在;气孔、夹渣和未焊透等缺陷以及晶粒粗大等现象,都会导致焊缝金属的强度降低。



2.铜及铜合金焊接的解决方法

针对上述问题,可以采取以下一些措施来改善和优化铜及铜合金的焊接效果:

  • 选择合适的焊接方法和工艺参数。根据不同的铜及铜合金材料和结构形式,选择合适的焊接方法和工艺参数。一般来说,对于厚度较大或导热性较高的铜及铜合金件,应选择能量密度较高的焊接方法,如电弧焊、激光焊、电子束焊等;对于厚度较小或导热性较低的铜及铜合金件,则可以选择能量密度较低的焊接方法,如气焊、钎焊、摩擦焊等。同时,应根据焊接方法的特点,合理选择焊接电流、电压、速度、极性、保护气等工艺参数,以控制熔池的大小和形状,减少热输入和热影响区,提高焊缝的成形和质量。


  • 选择合适的焊接材料和辅助材料。根据不同的铜及铜合金材料和焊接方法,选择合适的焊接材料和辅助材料。一般来说,焊接材料应与母材的化学成分和力学性能相匹配或相近,以保证焊缝金属的均匀性和可靠性。辅助材料主要包括焊剂、脱氧剂、还原剂等,它们的作用是清除氧化物,防止氧化,消除气孔,改善润湿性,提高强度等。在使用辅助材料时,应注意控制用量,避免引入过多的杂质或低熔点物质,造成裂纹或脆性。


  • 进行适当的预热和后热处理。预热和后热处理是改善铜及铜合金焊接效果的重要手段。预热可以减少热应力,降低裂纹倾向,增加氢的逸出,减少气孔;后热处理可以消除残余应力,细化晶粒,改善组织性能,增加韧性。预热和后热处理的温度和时间应根据不同的铜及铜合金材料和结构形式进行选择和调整,一般来说,预热温度应低于铜及铜合金的固液相变温度,后热处理温度应低于铜及铜合金的再结晶温度。


  • 进行严格的清理和检验。在焊接前,应对母材和焊接材料进行严格的清理,去除表面的油污、锈蚀、氧化物等杂质,以减少气孔和夹渣的产生。在焊接后,应对焊缝进行彻底的检验,检查是否有未焊透、未熔合、裂纹、气孔等缺陷,如有发现,应及时进行修补或返修。



3.麦格米特焊接铜及铜合金焊接方案

针对铜及铜合金焊接的问题,深圳市麦格米特焊接技术有限公司(以下简称麦格米特)作为中国领先的数字化智能焊机制造企业,自主研发和生产了一系列基于高频电源控制的智能数字化气体保护电弧焊机(以下简称气保焊机)和激光焊机(以下简称激光焊机),为客户提供了高效、可靠、高质量的铜及铜合金焊接解决方案。

麦格米特气保焊机采用三电平主功率拓扑,逆变频率高达180KHZ。采用高频控制变压器,功率密度高,体积小巧轻便。采用软件“斩波”控制技术,对熔滴过渡整个周期进行高响应控制,达到低飞溅效果。采用独特的“内环电流控制、外环速度控制”双闭环送丝驱动方案,保证送丝精准、稳定,尤其适合自动化焊接场合。麦格米特气保焊机具有以下优点:

  • 能有效提高焊接热输入,增加焊缝熔深,防止未焊透、未熔合等缺陷的产生。

  • 能有效控制焊接变形,减少焊接应力,防止变形、裂纹等缺陷的产生。

  • 能有效减少氢和氧的溶入,排出气泡和夹渣,防止气孔、夹渣等缺陷的产生。

  • 能有效抑制低熔点共晶相的形成,提高焊缝韧性和耐蚀性,防止热脆性和晶间腐蚀等问题的发生。

  • 能有效细化焊缝和热影响区晶粒,提高焊缝硬度和塑性,防止晶粒长大倾向的发生。


麦格米特激光焊机采用高能量密度的激光束作为热源,对铜及铜合金进行高速、高质量的焊接。麦格米特激光焊机具有以下优点:

  • 能实现窄焊缝、小变形、高深宽比、高速度、低飞溅的优良焊接效果。

  • 能实现对不同厚度、不同形状、不同材质的铜及铜合金的精密焊接。

  • 能实现对铜及铜合金的无填充材料、无气体保护、无污染的清洁焊接。

  • 能实现对铜及铜合金的远距离、非接触、柔性化的自动化焊接。


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