碳钢与紫铜的焊接工艺研究.doc

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1、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，对于性质相差很人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。［关键词］碳钢；紫铜；焊接工艺；钎焊。1引言随着现代科学技术的发展，建造各种工程结构不仅需要对大屋的金属材料进行焊接，也需耍对非金加材料及杲种金属材料进行焊接，碳钢■紫铜的复合结构在性能•经济上优优势互补而具冇良好的应用前景，异种材料的焊接是工业生

2、产中不町缺少的一门新技术。本文主要对碳钢与紫铜的焊接性能进行了分析，并针对焊接过程屮将会遇到的问题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來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。2什么是碳钢？主要指力学性能取决于钢屮的碳含量，而一般不添加人量的合金元素的钢，有时也称为普碳钢或碳索钢。碳钢也叫碳索钢，指含灰量WC小于2%的铁碳合金。碳钢除含碳外一般还含有少虽的硅、镒、硫、磷。按用途可以把碳钢分为碳素结构钢、碳素工具钢和易切削结构钢三

3、类，碳素结构钢乂分为建筑结构钢和机器制造结构钢两种；按冶炼方法可分为平炉钢、转炉钢和电炉钢;按脱氧方法可分为沸腾钢（F）、镇静钢（Z）、半镇静钢（b）和特殊镇静钢（TZ）；按含碳竝可以把碳钢分为低碳钢（WC<0.25%）,屮碳钢（WC0.25%—0.6%）和高碳钢（WC>0.6%）；按磷、硫含量可以把碳素钢分为普通碳素钢（含磷、硫较高）、优质碳素钢（含磷、硫较低）和高级优质钢（含磷、硫更低）和特级优质钢。一般碳钢中含碳量较高则硬度越大，强度也越高，但塑性较低。3什么是紫铜？紫铜就是纯铜：纯铜呈紫红色，乂称紫铜。纯铜密度为8.96,熔点为1083°C,具有优良的导

4、电性、导热性、延展性和耐蚀性。紫铜也就是纯铜，由于它的新鲜表面呈玫瑰色,氧化以后产生的氧化铜呈紫色，故称为紫铜.紫铜少其他金属相比，其导电性和导热性仅次丁•银，居第二位，它具有一定的强度和较好耐蚀性和良好的塑性，能加工成各种形状的半成品，用于电气和耐蚀零件上.各种牌号的紫铜的代号都以“铜”字汉语拼音的第一•个字母“T”来表示，根据其朵质含量的不同,分别为T1,T2,T3,T4.紫铜的化学性质；铜在20度时就能与氧起反应，使铜产生轻微的氧化，当温度达到100度时,铜表血就产生黑色的CuO,随着温度的提高，铜的氧化速度迅速增加.紫铜対大气的腐蚀很稳定，因为铜表而形成

5、一层保护膜,可以防止铜的进一步腐蚀，在氧，硝酸及其他氧化性的酸中，在盐酸溶液屮,均容易被腐蚀，氨,氤化物，汞盐，氯化物等溶液均能引起铜的剧烈腐蚀.紫铜的机械性能；紫铜的塑性较高，强度一燉，紫铜的机械性能与温度的关系;紫铜的强度随着温度的升高而降低塑性指标在400-700度Z间出现低塑性区，当温度超过700度以后，塑性乂开始提高.4紫铜的焊接焊接紫铜的方法冇气焊、手工碳弧悍、手工电弧焊和手工氮弧焊等方法，大型结构也可采用白动焊。(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

6、；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。气焊紫铜时应采用屮性焰。(2)紫铜的手工电弧焊。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°C左右。用铜107焊条焊接，电源应釆用直流反接。焊接时应当用如弧，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,以防止铜屮毒现象。焊示应用平头锤敲击焊缝，消除应力和改善焊缝质罐。(3)紫铜的手工氮弧焊.在紫铜手工鈑弧焊时，采用的焊丝冇丝201(特制紫铜焊丝)和丝202,

7、也釆用紫铜丝，如T2o焊前应对工件焊接边缘和焊丝表面的氧化膜、油等赃物都必须清理干净，避免产生气孔、夹渣等缺陷。清理的方法冇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型坡口，坡口角度为60-70O；板厚大于10毫米吋，开X型坡口，坡口角度为60-70O；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.紫铜手工氟弧焊，通常是采用肓流正接，即钩极接负极。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，减少氮气消耗量，并预热焊件。板厚小于3毫米时，预热温度为1

8、50-300°C；板厚大