铜及其与异种材料的焊接工艺及焊接方法讲述讲解

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。

黄铜焊条电弧焊时，应采用直流电源正接法，焊条接负极。焊前焊件表面应作仔细清理。坡口角度一般不应小于60o~70o，为改善焊缝成形，焊件要预热 150~250℃。操作时应当用短弧焊接，不作横向和前后摆动，只作直线移动，焊速要高。与海水、氨气等腐蚀介质接触的黄铜焊件，焊后必须退火，以消除焊接应力。

（3）黄铜的手工氩弧焊。黄铜手工氩弧焊可以采用标准黄铜焊丝：丝221、丝222和丝224，也可以采用与母材相同成分的材料作填充材料。

焊接可以用直流正接，也可以用交流。用交流焊接时，锌的蒸发比直流正接时轻。通常焊前不用预热，只有板厚相差比较大时才预热。焊接速度应尽可能快。焊件在焊后应加热300~400℃进行退火处理，消除焊接应力，以防止焊件在使用过程中裂缝。

（4）黄铜碳弧焊。黄铜碳弧焊时，根据母材的成分选用丝221、丝222、丝224等焊丝，也可用自制的黄铜焊丝施焊。焊接可以采用气剂301等作熔剂。焊接应短弧操作，以减少锌的蒸发和烧损。

直流TIG焊工艺方法广泛应用于铜及铜合金的焊接，焊风成形好，内外质量优良，在氩气的保护下，熔池纯净，气孔少，热裂影响小，操作易掌握。厚度≤4mm 时可不用焊前预热，直接用氩气预热，待熔池温度接近600℃时，可加填充焊丝熔化母材，实现焊接。厚度大于4mm的铜材，纯铜应预热400~600℃。铜合金焊接预热

200~300℃。300TSP，315TX直流TIG焊机可焊接纯铜、硅青铜、磷青铜、黄铜、白铜等铜合金。300WP5、 300/500WX4交直流两用TIG 焊机可用交流TIG焊接铝青铜（用交流方波清除表面氧化膜）及用直流TIG焊接上述铜材。

近年来，采用MIG方法焊接铜及铜合金的施工越来越多，尤其对于厚度≥3mm的铝青铜、硅青铜和白铜最好选用MIG焊方法。厚度

3~14mm 或>14mm的铜及铜合金几乎总要选用MIG焊，因为熔敷效率高、熔深大、焊速快（一般为TIG焊的3~4倍），实现高效、优质、低成本的经济效益要求。铜材施焊前均应达到预热温度要求（纯铜

400~600℃，铜合金200~300℃），焊丝与母材化学充分相似，氩气纯度≥99.98%

3、不锈钢与铜及其合金焊接方法

不锈钢与铜及其合金焊接主要问题是焊缝区及熔合区易产生裂纹和热影响区渗透裂纹，焊接填充金属选用不当更是如此。

如采用奥氐体不锈钢作填充金属材料，由于铜也是奥氐体组织形成元素，焊缝仍为奥氐体组织在结晶时晶粒晶粒间存在一层低熔点的液态铜，很容易引起裂纹，

当改用蒙乃尔合金作填充金属材料（如Ni70%+Cu30%）时由于焊缝中含镍较高，能增加铜在奥氐体组织中的熔介度，可以减少铜的有害作用，使热裂纹倾向降低。

又如采用某些铜合金（如铝青铜）和紫铜作填充金属材料时，由于焊缝中含铜量较高，故结晶时奥氐体晶粒间低熔点的铜液较多，有一定愈合作用，所以热裂纹倾向较少，

但焊缝中熔入的Fe,M,Cr等使焊缝变脆，冲击韧性降低，并且在不锈钢一侧热影响区中仍可能产生渗透裂纹，所以只有在对接头机械性能要求不高时，才可以采用这类填充金属材料。

由于镍无论在液态或固态都能与铜无限互溶，因此焊接时采用纯镍（Ni≥90%,Fe≤8%）做填充金属材料，能极大地排除铜的有害作用，而且还能有效地防止渗透裂纹，是最好填充金属材料。

焊接工艺：

1．选用纯镍作填充金属丝，也可用铸铁焊条Z308去除药皮擦干净作填充金属丝。

2．在不锈钢或铜上（接触焊面）堆焊一层过渡层，然后进行焊接。3．两工件焊接边缘，需去除氧化层，用砂纸打磨至光亮金属为止。4．由于铜散热快，镍极电弧应偏铜的一方稍多，只利于焊缝熔合良好。

5．采用交流电源焊接，可减少金属熔化时的蒸发，尤其不锈钢与铝青铜的焊接。

6．焊接电流可根据工件厚薄和大小，而进行精细的调节准确。7．氩气流量，为12～15升/分，最好选用高纯氩。

4、铜与钢的焊接

方法一：用气焊，加紫铜焊丝。

方法二：用钨极氩弧焊，加紫铜焊丝。

方法三：用J507焊条，外缠Φ1.25的纯铜丝（若是漆包线必须清理干净），焊前经350℃烘焙2h，降至100℃时随用随取。焊前将工件清理干净，用氧乙炔火焰预热，预热温度为650～700℃，焊接过程中应保持此温度。焊条选Φ3.2mm的，电流选上限值，焊速为5～225px/min，直流反接法施焊。

为保证焊透，电弧在铜板一侧停留稍长时间，利用电弧吹力使铜和钢充分均匀混合。根据板材厚度决定缠绕的疏密程度，一般间距为2～3mm，铜丝不能和焊芯及钳口相接触。

按原理来说，铜和大多数金属无限互溶。焊接时采用紫铜线或者黄铜焊丝都可以。以紫铜焊接为例，由于紫铜导热较快，如果你的铜板较厚的话，铜板就要先预热到200~300度，采用气焊或者氩弧焊焊接都可以

由于钢板的熔点比紫铜高近500度，所以焊接时，电弧先偏向钢板一侧，使电弧热量偏重于钢板，等钢板一侧形成熔池后再把电弧稍往紫铜一侧倾斜，往熔池送焊丝即可。

5、铜与铝的焊接

铝与铜的焊接特点

铝与铜可以用熔焊、压焊和钎焊，其中以压焊应用最多。

熔焊的主要困难是铝和铜的熔点相差很大(达423°C)，焊接时很难同时熔化。高温下铝强烈氧化，焊接时需有防止氧化措施和清除熔池中的氧化物。铝和铜在液态下无限互溶，在固态下有限固溶。铝和铜能形成多种由金属间化合物为主的固溶体相，其中有AlCu2、Al2Cu3、AlCu、Al2Cu等。铝-铜合金中铜含量在12%～13%（质量分数）以下时，综合性能最好，因此熔焊时应设法控制焊缝金属的铝铜合金中铜的含量不超过这个范围，或者采用铝基合金。

铝和铜均为塑性很好的金属，因此两者很适于用压焊焊接，尤其是冷压焊、摩擦焊、扩散焊等。

主要焊接工艺要点如下：

熔焊：铝与铜组合最好采用氩弧焊。焊时，电弧中心要偏向铜板一侧，偏移量相当于厚度的1/2，以达到两侧同时熔化。可采用纯铝或铝-硅作填充焊丝。焊缝金属中加入合金元素可改善铝铜熔焊接头质量，加入锌、镁能限制铜向铝中过渡；加入钙、镁能使表面活化、易于填满树枝状结晶的间隙；加入钛、锆、钼等难熔金属有助于细化组织；加入硅、锌能减少金属间化合物。加入方法可在焊前涂到铜的待焊表面上。

采用埋弧焊时，接头形式如图1所示。电弧与铜件坡口上缘的偏离值l=(0.5～0.6)δ，δ为焊件厚度。铜侧开J形坡口，铝侧为直边。在J形坡口内预置φ3mm的铝焊丝。当工件厚度为10mm时，采

用焊丝直径φ2.5mm，送丝速度332m·h-1，焊接电流400～420A，电弧电压38～39V，焊接速度21m·h-1。焊后焊缝金属中w(Cu)在8%～10%范围，可得到满意的接头力学性能。

压焊：（1）摩擦焊。棒料对接时，焊前需对工件退火，锉平接合表面，并尽快焊接，以免沾污或重新生成氧化膜。摩擦焊加热温度应低于铝铜共晶温度(548°C)，一般控制在460～480°C。这样既能防止产生脆性的金属间化合物，又能保证有足够的塑性变形。

板料对接可以采用搅拌摩擦焊，只要焊接参数选择合适，也能获得良好的焊接接头，以板厚为2mm的铝合金5A06(LF6)+纯铜T1对接焊为例，在搅拌头转速375～1180r·min-1，焊接速度30～

150mm·min-1较宽范围内焊接都能获得良好的焊缝成形。其中以转速1180r·min-1，焊接速度30mm·min-1时的接头抗拉强度最高，达到297～62MPa，是铝合金5A05(314MPa)的95%。

另一例子颇有特色，板厚为4mm的5A05+T2对接搅拌摩擦焊，焊接时把纯铜T2位于前进侧，搅拌头的搅拌针偏向铝合金5A05侧0.9mm，焊前预热200°C，以搅拌头转速为1250r·min-1，焊接速度为40mm·min-1进行焊接，同样获得良好的焊缝成形。

（2）电阻闪光焊和储能对焊铝-铜闪光对焊和电容储能对焊都是依靠提高顶锻速度和足够大的顶锻力，同时严格控制有电顶锻时间，将已形成的金属间化合物随液态金属一起挤出接口之外，使脆性层尽量

的薄和不连续，来保证接触面处产生较大塑性变形。例如：闪光对焊时，采用大电流(比焊钢时大一倍)、高送料速度(比焊钢时高4倍)，高压快速顶锻(100～300mm·s-1)和极短的通电顶锻时间(0.02～

0.04s)。有时为了防止产生脆性化合物，事先在铜表面上镀上锌、铝或银钎料。

真空扩散焊：铝-铜真空扩散焊可获得导电、导热性能都很好的牢固接头。焊时不需加中间过渡层，其主要焊接参数为：真空度6.67×10-3Pa，焊接温度500～520°C，压力9.8MPa，时间10min。详见机械工业出版社出版的《焊接工程师手册》第五篇第5章。

钎焊：在电器元件制造中经常采用铝-铜钎焊，详见机械工业出版社出版的《焊接工程师手册》第五篇第10章。

熔焊-钎焊：熔焊-钎焊是熔焊和钎焊联合用于铝-铜接头的一种焊接技术。通常是对铜用钎焊，即在铜的待焊表面先搪一层锌基钎料或镀一层50～60μm的锌层。然后与铝进行熔焊，只熔化铝一侧。如果用气焊，则用CJ401焊剂和纯铝焊丝进行焊接；用钨极氩弧焊时，只需填充铝焊丝。

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异种材料焊接存在的八大问题

异种材料焊接存在的八大问题 随着现代工业的发展和科学技术的进步，对焊接构件的性能提出了更高、更苛刻的要求，往往除通常的力学性能之外，还有如高温强度、耐磨性、耐蚀性、低温韧性、抗辐照性、磁性、导电性、导热性以及熔点等多方面的性能，在这种情况下，单靠任何一种金属材料都不可能完全满足使用要求，即使可能有某种金属相对比较理想一些，也常常由于十分稀贵而不能在工程实际中应用。现代焊接技术已经可以将具有不同性能的异种金属牢固地接合起来，既能满足各种性能要求，又可节约贵重金属，降低成本，做到“物尽其用”，因而日益受到人们的重视，并正在航天、航空、石油化工、电站锅炉、机械电子、造船及其他一些领域获得越来越广泛地应用。 异种金属是指那些不同元素的金属（如铝、铜等）或从冶金现点来看性质，如物理性能、化学性能等有显著差异的某些以相同基本金属形成的合金（如碳钢、不锈钢等）。它们可以用作母材、填充金属或焊缝金属。异种材料的焊接，是指两种或两种以上的不同材料（指化学成分、金相组织及性能等不同）在一定工艺条件下进行焊接加工的过程。在异种金属的焊接中，最常见的是异种钢焊接，其次是异种有色金属焊接和钢与有色金属的焊接。从接头形式看来也有三种基本情况，即两种不同金属母材的接头，母材金属相同而填充金属不同的接头（如用奥氏体焊接材料焊接中碳调质钢的接头等），以及复合金属板的焊接接头等。

异种材料的焊接 把不同的两种金属焊接在一起时，必定会产生一层性能和组织与母材不同的过渡层。由于异种金属在元素性质、物理性能、化学性能等方而有显著差异，与同种材料的焊接相比，异种材料的焊接无论从焊接机理和操作技术上都比同种材料要复杂得多。 异种材料焊接中存在的主要问题如下： 1、异种材料的熔点相差越大，越难进行焊接。 这是因为熔点低的材料达到熔化状态时，熔点高的材料仍呈固体状态，这时已经熔化的材料容易渗入过热区的晶界，会造成低熔点材料的流失、合金元素烧损或蒸发，使焊接接头难以焊合。例如焊接铁与铅时（熔点相差很大），不仅两种材料在固态时不能相互溶解，而且在液态时彼此之间也不能相互溶解，液态金属呈层状分布，冷却后各自单独进行结晶。 2、异种材料的线膨胀系数相差越大，越难进行焊接。 线膨胀系数越大的材料，热膨胀率越大，冷却时收缩也越大，熔池结晶时会产生很大的焊接应力。这种焊接应力不易消除，结果会产生很大的焊接变形。由于焊缝两侧材料承受的应力状态不同，容易导致焊缝及热影响区产生裂纹，甚至导致焊缝金属与母材的剥离。 3、异种材料的热导率和比热容相差越大，越难进行焊接。 材料的热导率和比热容会使焊缝金属的结晶条件变坏，晶粒严重粗化，并影响难熔金属的润湿性能。因此，应选用强力热源进行焊接，焊接时热源的位置要偏向导热性能好的母材一侧。 4、异种材料的电磁性相差越大，越难进行焊接。 因为材料的电磁性相差越大，焊接电弧越不稳定，焊缝越差。 5、异种材料之间形成的金属间化合物越多，越难进行焊接。 由于金属间化合物具有较大的脆性，容易导致焊缝产生裂纹、甚至断裂。

焊接工艺

3.2 手工焊接设备的选用与维护 3.2.1 常用手工焊接工具及正确使用 1.电烙铁 （1）电烙铁外形： 外热式电烙铁 内热式电烙铁 （2）烙铁头根据使用需要可以加工成如下形状： （3）使用： 1)焊接印制电路板元件时般选用25W的外热式或2OW的内热式电烙铁 2)装配时必须用有三线的电源插头 3)烙铁头一般用紫铜制作 4)电烙铁在使用一段时间后，应及时将烙铁头取出，去掉氧化物再重新配使用 3.2..2常用焊接设备 1．普通浸锡炉 普通浸锡炉是在一般锡锅的基础上加焊锡滚动装置和温度调节装置构成的，如图左所示。它既可用于对元器件引 线、导线端头、焊片等进行浸锡，也适用于小批量印制焊接,为了保证浸锡质量，应根据锅内焊料消耗情况，及时增添焊料，并及时清理锡渣和适当补充焊剂。 2. 波峰焊接机

(a) 圆周式(b) 直线式 印制电路板波峰焊接机 （1）波峰焊是印制电路板的主要焊接方法。 （2）波峰焊接机通常由涂助焊剂装置、预热装置、焊料槽、冷却风扇和传送装置等部分组成，其结构形式有圆周式和直线式两种，如上图（a）所示为圆周式，焊接机的有关装置沿圆周排列，台车运行一周完成一块印制板的焊接任务。图上（b）所示为直线式，通常传送带安装在焊接机的两侧，印制板可用台车传送。 3．表面安装使用的波峰焊接机 （1）表面安装使用的波峰焊是在传统波峰焊的基础上进行重大革新，以适应高密度组装的需要。主要改进在波峰上，有双峰、峰、喷身式峰和气泡峰等新型波峰，形成湍流波， 以提高渗透性，焊接时间3s～4s。 （2 表面安装使用的波峰焊接机工作原理和性能表如下图：

4．再流焊接机 （1）再流焊接是精密焊接，热应力小，适用于全表面贴装元件的焊接。 （2）常用的再流焊接技术有：用于整件再流焊的红外线再流焊、气相再流焊、热板再流焊；用于局部再流焊的专用加热工具、激光束、红外光束和热气流等。（3）应用最多的是红外再流焊、热风再流焊和气相再流焊。 （4）各种再流焊的原理和性能见下表所示： 再流焊的原理和性能表 3.3 导线与元器件加工工艺 装配准备工艺：在电子整机装配之前，要对整机所需的各种导线、元器件、零部件等

异种钢焊接方案11

发放编号文件编号 山东胜星化工150万吨常减压装置 异种钢焊接 焊接方案 山东淄建集团工业设备安装分公司 2014-07-22

焊接（方案）报审表

1、适用范围 本作业指导书适用于减压塔到减压炉DN800复合管与不锈钢管焊接作业。 2、引用标准 DL/T 869—2004《火力发电厂焊接技术规程》 DL/T 868—2004《焊接工艺评定规程》 DL/T 679—1999《焊工技术考核规程》 DL/T 820—2002《管道焊接接头超声波检验技术规程》 DL/T 821—2002《钢制承压管道对接焊接接头射线检验技术规程》 JB3223-96《焊条质量管理规程》 DL5009.1-2002《电力建设安全工作规程》 3、编写依据 相关图纸及说明 公司《焊接工艺评定》 4、工程概况 4.1工程简介 本工程位于广饶大王，150万吨常减压装置 5、作业准备和条件 5.1人员 5.1.1施焊人员 施焊人员必须经培训考试合格，持有相应项目的合格证，焊前进行相应的仿样合格。 5.2焊接工、机具 5.2.1焊机 焊机选用ZX7－400S型逆变弧焊整流器。 5.2.2焊接工具 焊枪选用QQ—85°/150A型。 氩气减压器选用AT—15型。 5.3焊接材料 5.3.1焊条和焊丝 焊工凭班（组）长、技术员填写的焊接任务单到材料库领取焊接材料。合金焊接材

料需经焊接技术人员或质检人员签字方可发放。 焊条使用前应按照说明书的要求进行烘焙，并且重复烘焙次数不得超过2次；焊条领用后应装入保温筒，随用随取，保持焊条的温度和干燥度。 领取焊条时要求认真检查焊条外观，不得使用药皮破裂或药皮脱落的焊条；并核实所领用的焊条是否与焊接任务单上的一致。 当班未用完的焊条要求交回材料库统一保管。严格执行焊接材料发放和回收的有关规定。 5.3.2氩气 所用氩气的纯度不得低于99.95%。氩气瓶集中放置在专用的瓶架上。 氩气皮管布置整齐、不影响通道，同时要防止人员、机具和材料挤压氩气皮管，以免影响氩气保护效果。 5.3.3钨极 选用铈钨极，牌号为Wce-20，规格为2.0mm。 5.4焊前准备 氩气瓶、焊接设备必须尽量靠近施焊位置，以利焊工操作，为保证焊接质量、节约氩气创造条件。 焊工上岗前领取氩气皮管、工具包、焊条保温筒、焊接清理工具如榔头、錾子和钢丝刷等。 焊工还需配备专用扳手和防护眼镜。 施焊前准备钨极，钨极放入专用的钨极盒内。 检查焊枪和氩气皮管是否漏气。 氩气减压器、焊机电流表和电压表等必须符合公司计量管理的要求。 5.5防风、防雨措施 由于施工区域多雨、多雾，风大，必须采取相应的防风、防雨措施；高温天气作业时，防止气瓶爆炸。 5.6焊前清理 厂家供应的设备应检查坡口是否符合要求，是否在运输过程中被损坏。焊前必须将坡口和坡口两侧10~15mm范围内的铁锈、油、漆、污垢等清理干净，直至发出金属光泽。 要求坡口处母材无裂纹、重皮、坡口损伤及毛刺等缺陷，用手触摸光滑不刮手。

铜铝异种材料焊接的研究现状

咸阳职院技术学院机电工程系毕业论文铜铝异种材料焊接的研究现状 姓名: 陈军波 学号: 081410144 专业名称: 焊接技术及自动化 班级: 高职焊接0801班 指导教师: 岳爱强

目录 摘要 (1) 关键词 (1) 一、铝和铝合金的性质及其焊接性能 (1) 1 .铝的物理性质 (1) 2. 铝合金材料的焊接难点 (2) 3. 铝合金材料焊接的工艺方法 (3) 4.铝合金焊接接头中的裂纹及其特征 (4) 5.铝合金焊接裂纹的防止措施 (5) 二、铜的性质 (7) 1.铜的密度 (7) 2.铜的电阻率 (7) 3.铜的一些基础知识 (8) 4.铜的硬度 (9) 三、铜铝异种材料的各种焊接方法研究现状 (9) 1.熔焊 (9) 2.压焊 (10) 2.1 冷压焊 (10) 2.2 摩擦焊 (10) 2.3 闪光对焊 (11) 2.4 磁力脉冲 (11) 2.5 爆炸焊 (11) 2.6 扩散焊 (12) 3.钎焊 (12) 3.1 硬钎焊 (12) 3.2 软钎焊 (12)

4.搅拌摩擦焊 (13) 4.1 微观组织结构 (13) 4.2 焊接工艺及接头性能 (13) 四、结论 (13) 参考文献 (14)

铜铝异种材料焊接的研究现状 摘要：铝铜接头一般采用压焊、扩散焊、超声波焊、镀覆过渡层气体保护焊等焊接方法,由于设备复杂,生产成本高,生产周期长,限制了这些方法的使用。近几年,铜铝的直接软钎焊成为研究的热点。综述了近年来铜与铝软钎焊在钎焊方法、钎料及钎剂三个方面的技术发展现状。指出铜铝软钎焊的技术优势,铜与铝软钎焊技术应用前景广阔。关键词：焊接工艺；焊接方法；发展前景 一、铝和铝合金的性质及其焊接性能 1 .铝的物理性质 铝是银白色的轻金属，较软，密度2.7g/cm3，熔点660.4℃，沸点2467℃，铝和铝的合金具有许多优良的物理性质，得到了非常广泛的应用。 铝对光的反射性能良好，反射紫外线比银还强，铝越纯，它的反射能力越好，常用真空镀铝膜的方法来制得高质量的反射镜。真空镀铝膜和多晶硅薄膜结合，就成为便宜轻巧的太阳能电池材料。铝粉能保持银白色的光泽，常用来制作涂料，俗称银粉。 纯铝的导电性很好，仅次于银、铜，在电力工业上它可以代替部分铜作导线和电缆。铝是热的良导体，在工业上可用铝制造各种热交换器、散热材料和民用炊具等。 铝有良好的延展性，能够抽成细丝，轧制成各种铝制品，还可制成薄于0.01mm的铝箔，广泛地用于包装香烟、糖果等。 铝合金具有某些比纯铝更优良的性能，从而大大拓宽了铝的应用范围。例如，纯铝较软，当铝中加入一定量的铜、镁、锰等金属，强度可以大大提高，几乎相当于钢材，且密度较小，不易锈蚀，广泛用于飞机、汽车、火车、船舶、人造卫星、火箭的制造。当温度降到-196℃时，有的钢脆如玻璃，而有些铝合金的强度

异种钢焊接技术标准4.

第四部分异种钢焊接技术标准 目次 前言 (1536) 1范围 (1538) 2引用标准 (1538) 3一般规定 (1538) 4焊前准备 (1540) 5钢材和焊接材料 (1541) 6焊接工艺_ (1541) 7焊后热处理 (1545) 8质量检验 (1545) 9技术文件 (1546) 1范围 本标准规定了在火力发电厂承压部件的设计、制作、安装和检修工作中，以及在火力发电厂承压部件上焊接非承压件时，奥氏体钢、马氏体钢、贝氏体钢、珠光体钢之间的异种钢焊接技术要求。 本标准适用于采用手工电弧焊、手工钨极氩弧焊、等方法 2引用标准 本标准依据DL/T752-2001制定 3一般规定 3．1 焊接人员 参加异种钢焊接工作的焊接人员应符合DL5007和DL／I'679的要求，并取得相应的工作资格。 金相和光谱检验人员应取得电力行业相应的检验资格。焊工在分别取得异种钢两侧钢材、规格、相应位置和焊接材料的焊接合格证之后，经培训考核合格，方可上岗施焊。3．2钢材组合与焊缝分类 3．2．1根据钢材供货金相组织形态，异种钢焊接分为3类6组：A类异种钢接头的一侧为奥氏体钢，另一侧为其他组织形态钢种；M类异种钢接头的一侧为马氏体钢，另一侧为非奥氏体的其他组织形态钢种；B类异种钢接头的一侧为贝氏体钢，另一侧为珠光体钢，其主要组合见表1。

表1异种钢焊接接头分类表 3．3材料 3·3·1母材和焊接材料的规格、型号和其他技术要求应符合合同规定的设计文件的规定，并具有出厂合格证明书和质量保证书。 3·3·2施工前应对材料按其标准进行检查验收，对材质有怀疑时，应按规定进行复验，合格后方可使用。 3．4焊接设备和检验器具 3·4·1焊接设备、热处理设备和检测器具应具有标有计量等级的出厂合格证， 量的计量器具应具有有效的定期检定证明。 3·4·2焊接设备、热处理设备应具有参数稳定、调节灵活和安全可靠等性能。 3．5焊接工艺 3·5·1焊接前，应根据母材的焊接性、结构特点、设计要求，按照有关工艺评定的规定进行焊接工艺评定。 3.5.2应进行焊接工艺评定，并在焊接工艺评定合格的基础上，结合施工现场的条件编制焊接工艺指导书。焊接工艺指导书的主要内容是： a)坡口型式、尺寸和加工方法及防污、防锈要求； b)对焊接方法、焊接设备及焊接材料的要求； c)定位焊及装配要求； d)预热方法及规范，层间温度控制； e)焊接规范； f)焊道和层数安排及作业时间的控制要求，连续焊接要求以及被迫中断焊接时的对应措施； g)焊缝层间清理要求； h)后热和焊后热处理方法和规范； i)质量检验项目、标准以及返修规定。 3．6质量要求 异种钢焊接接头质量要求应符合DLS007对I类焊缝质量要求的规定。 3．7安全要求 异种钢焊接工作(包括焊接、热处理和检验)必须遵守有关安全、环保、定。 3．8技术档案 异种钢焊接的技术资料应作为焊接工程技术资料的组成部分，防火规程的规按有关规定收集、记录、整理和归档。 4焊前准备 4．1焊缝布置 4．1．1异种钢焊缝的设置应满足设计及有关规程对锅炉受热面管子、管道焊缝位置的要求。

异种材料焊接

异种金属连接工艺的研究现状 摘要 近年来采用钢与铝异种金属连接结构的产品越来越多，采用钢铝异种金属焊接可以减轻结构部件的重量，实现轻量化。但钢铝焊接时易出现裂纹、金属间化合物等，严重影响了焊接接头质量。笔者阐述了近年来国内外钢铝异种金属之间各种焊接工艺的研究现状，认为激光熔-钎焊方法既易于控制焊接热输入，又能较好的控制钢铝金属间脆性物质层，是一种实现钢与铝异种金属连接的具有前景的工艺。 钢/ 铝异种金属的压焊： M . Kut suna等采用激光滚压焊来焊接镀锌钢和6000铝合金，发现当焊接 速度变化时，化合物层厚度减小，界面热循环的改变对金属间脆性物质层 的形成产生影响。压轮可以实现钢板与铝合金板的良好接触，实现热量从 钢板向铝板快速传递。金属间脆性物质层主要成分为脆性物质FeAl。当金 属间化合物层的厚度小于10μm 时，样品断裂在镀锌钢的基体金属中。 钢/ 铝异种金属的熔-钎焊： 法国第戎大学Al exandr eM at hi eu等采用激光熔-钎焊得到了镀锌低碳钢与铝合金的搭接接头，采用直径1. 6m m锌基焊丝，30% Ar+70% H e混合气体保护。这种方法在不采用焊剂情况下获得金属间化合物厚度＜15μm 的接头,是一种环保型焊接方法。激光把钢材加热到熔点以下的温度，通过热传导将热量传递给钢材之下的铝合金并使其熔化。熔-钎焊接头由两部分组成：一是铝侧的熔焊接头，二是钢板侧的钎焊接头。钎焊时材料局部熔化限制金属间化合物的生长，接头最薄弱环节在低碳钢熔合区。接头强度不仅与金属间化合物有关，还与焊缝形状、润湿角等几何参数有关。 钢/ 铝异种金属的钎焊： Roul i n等用Al -12Si 共晶钎料和氟化物钎剂K3Al F6-KAl F4在600℃温度 下炉中钎焊铝和不锈钢，发现接头界面存在两个不同反应层FeSi Al和FeAl, 并且金属间化合物层的厚度随着保温时间的延长而增大，接头最大剪切强 度为21M Pa；钎料中硅元素具有抑制金属间化合物生成的作用。 磁脉冲焊： Kwang－Jin Lee 等人对1．0mm 的低碳钢和1．2mm的铝合金(A6111－T4)进行了磁脉冲焊的研究，并取得较好的焊接结果。焊接接头性能良好的原因是在钢和铝合金之间形成了一个多相组织的界面层，该界面层包括细小的铝晶粒、细小的钢－铝化合物微粒和界面附近很薄的加工硬化层。 钢/ 铝异种金属的熔焊： G. Si erra等采用激光深熔焊接对6000铝合金和低碳钢进行搭接，钢放置于铝合金之上。试验表明当钢在铝合金中的穿透深度限制在500μm 以下时，可得到无缺陷的焊缝。焊缝中出现少量金属间化合物以及由富铝化合物形成的白色熔质带。焊接接头的脆性物质主要位于焊缝和铝合金界面处,其中包含厚度在5~20μm 之间的FeAl和FeAl 。

异种钢焊接三种匹配

不同匹配SA335P91/12Cr1MoV异种钢接头力学性能研究/Study on the mechan ical properties of welded joints o f Heterogeneous steels (SA335P91 a nd 12Cr1MoV) 随着电力工业的迅速发展，我国火电机组现在主要为300MW，600MW级的亚临界压力机组。在主蒸汽运行温度为540℃和工作压力为16MPa或24MPa时，采用传统的12Cr1MoV耐热钢已经不能满足使用要求，目前广泛采用进口的SA335P91钢，虽然SA335P91钢能够满足生产实际要求，但价格昂贵，生产中必然面临SA335P91/12Cr1MoV异种钢的焊接问题。目前生产中通常采用低匹配(焊接材料的强度与低强度12Cr1MoV母材的强度相近为低匹配)，中匹配(所选用焊接材料的强度介于两侧母材强度之间为中匹配)和高匹配(所选用焊接材料的强度与高强度SA335P91母材的强度相近为高匹配)进行施工，三种匹配哪种更佳是生产中最为关心的问题，所以合理评估三种匹配的性能无疑具有非常现实的意义。通过用光学显微镜、扫描电镜、电子拉伸、示波冲击、硬度等试验方法对SA335P91/12Cr1MoV异种钢高、中、低三种匹配的焊接接头的组织和性能进行了系统地研究，结果表明： SA335P91/12Cr1MoV异种钢三种匹配的焊缝组织均为回火索氏体，SA335P91母材组织为回火索氏体，12Cr1MoV母材组织为铁素体＋珠光体。三种匹配的12Cr1MoV一侧的近缝区有脱碳层，其相对应的焊缝金属有增碳层，低匹配脱碳层窄，中匹配脱碳层较宽，高匹配脱碳层最宽。三种匹配的焊接接头焊缝金属的维氏硬度均高于两侧母材，高匹配的力学性能不均匀程度最严重，其次为中匹配、低匹配。三种匹配的异种钢焊接接头室温具有良好的塑性，随着温度的增高，三种匹配焊接接头的屈服强度、抗拉强度均降低，断面收缩率和延伸率均上升，静力韧度下降，其中高匹配的静力韧度下降最为显著。低匹配、中匹配、高匹配的异种钢焊接接头其焊缝金属的脆性转变温度(FATT)分别为7 8℃、79℃、91℃。SA335P91/12Cr1MoV异种钢高、中、低三种匹配的焊接接头的综合性能为低匹配焊接接头最佳、中匹配次之、高匹配最差。

焊接工艺复习材料

1. 简述材料的连接方法有哪些。 常用金属连接方法分两大类——可拆连接和不可拆连接。主要有螺栓连接、铆钉连接、粘接和焊接等四种，其中螺栓连接为可拆连接，其余三种均为不可拆连接。 2. 焊接接头由哪几部分组成？画出焊接接头示意图。焊接接头形式有哪几种？ 焊接接头由焊缝、熔合区、热影响区和母材金属组成，如图所示。 焊接接头的形式可分为对接接头、T形接头、角接接头、搭接接头、端接接头、卷边接头、十字接头及套管接头等。4. ⑴焊接坡口有哪几种形式？怎样合理选择坡口？⑵以厚度为50mm的厚板焊接为例，画出坡口示意图。⑶厚度为2mm 的两块大平板将其进行拼焊可采用哪种接头形式？ ⑴焊缝坡口形式分为I型、Y型、U型和X 型。合理选择坡口时应考虑以下因素：是否能保证焊件焊透；坡口的形状是否容易加工；尽可能的提高生产率；焊件焊后变形尽可能小。 ⑵任一种 ⑶如图 5.焊接时容易产生哪些缺陷？ 常见的外观缺陷有咬边、焊瘤、凹陷及焊接变 形等,有时还有表面气孔 和表面裂纹。单面焊的根 部未焊透等。 6.简述焊接材料有哪些。 常用的焊接材料有焊 条、焊丝、焊剂及焊接用 的各种气体等。 7.焊接用的气体有哪 些？ 焊接用气体主要是气 体保护焊（包括CO2气体 保护焊、惰性气体保护 焊）中所用的保护性气体 （如CO2、Ar、He、O2、 Ar+CO2、Ar+O2等）和焊 接、切割时用的气体（如 O2-C2H2、H2、CH4和液化石 油气等）。 8.药皮和药芯的作用是 什么？简述焊条的选择 原则。 焊条药皮的作用是在 焊接过程中形成具有合 适的熔点、粘度、密度、 碱度等物理化学性能的 熔渣，保证电弧稳定燃 烧，使熔滴金属容易过 渡，在电弧区和熔池周围 造成一种气氛，保护焊接 区域，获得良好的焊缝成 形与性能等。 药芯的作用有三点：1） 药芯在高温下气化，造成 一个隔绝大气的环境，以 保证焊池内的熔化金属 不被污染；2）起到稳定 电弧的作用；3）补充在 焊接过程中被烧损的合 金元素。 选择焊条时，应使焊缝 金属与母材具有相同的 使用性能，因此应注意如 下原则。（1）焊件的力学 性能和化学成分a）“等 强”原则。低碳钢、中 碳钢和低合金钢可按其 强度等级来选用相应强 度的焊条。（b）对于塑性、 冲击韧性、抗裂性能要求 较高，低温条件下工作的 焊缝应选用碱性焊条。当 低碳钢焊件坡口处的铁 锈、油污和氧化铁皮等脏 物时，应选用对铁锈、油 污和氧化铁皮敏感性小， 抗气孔性能较强的酸性 焊条。c）“同成分”原则。 特殊性能钢（不锈钢、耐 热钢等）和有色金属等， 根据母材的化学成份，选 择相同成分的焊条。 （2）焊件的工作条件和 使用性能对于工作条件 有特殊要求的焊件，应选 用相应的焊条，如低温钢 焊条、不锈钢焊条、耐热 钢焊条等。 （3）简化工艺、提高生 产率、降低成本 在满足焊条使用性 能及焊条操作要求情况 下，应选用规格大、效率 高的焊条；性能同情况 下，应选用价格低的焊 条，从而降低成本。 焊条类型选定后，还要 根据焊件厚度等条件，确 定焊条标称直径。在保 证焊接质量的前提下，应 尽量选择大直径焊条，以 提高焊接效率。 9.焊条、焊丝和焊剂有什 么不同？ 电焊条是指在一定长 度的金属丝外表层均匀 地涂敷一定厚度的具有 特殊作用涂料的手工电 弧焊接材料，简称焊条。 焊丝是埋弧焊、气体保护 焊、电渣焊、气焊等用的 主要焊接材料，其作用主 要是填充金属或同时用 来传导焊接电流；此外， 有时还通过焊丝向焊缝 过渡合金元素；有的还起 到保护、脱氧和去氮等作 用。焊剂是具有一定粒度 的颗粒状物质。焊接时能 够熔化形成熔渣和气体， 是埋弧焊和电渣焊不可 缺少的焊剂材料。在焊接 过程中，焊剂的作用相当 于焊条药皮，熔化形成熔 渣，对焊接熔池有保护、 冶金处理和改善焊接工 艺性能的作用。烧结焊剂 还有渗合金作用。 10.简述常用钢材的焊接 性能。（比较低碳钢、中 碳钢和低合金钢的焊接 性能并指出影响焊接性 能的主要参数） 1 低碳钢（C≤0.28%） 低碳钢是焊接钢结构中 应用最广的材料，具有良 好的可焊性，可获得优质 的焊接接头。 2 含碳量大于0.28% 的中、高碳钢 这部分钢含碳量高，焊 接时常见如下问题： （1）气孔：该类钢种焊 接时，工作金属中的碳向 熔池扩散。当熔池脱氧不 足时，FeO与C作用生成

异种材料焊接

一、15CrMo材料之间的焊接 1．焊材选用：焊丝为H13CrMo，直径为ф2.5mm，焊条为E5515—B2，直径为ф2.5—3.2mm即热307，钨极为钍钨极或铈钨极，直径为ф2.4mm。 2．15CrMo属珠光体耐热钢，为确保焊接质量，采用手工钨极氩弧焊打底，手工电弧焊填充盖面。 3．坡口形式：V型坡口，约60—65°，坡口钝边为1—1.5mm，对口间隙为2—2.5mm。 4．编制焊接工艺卡，由现场技术负责人根据焊接工艺评定覆盖的范围和相应的项目编制焊接工艺卡，焊工根据工艺卡按程序进行组对→预热→点固焊→打底焊→填充焊→层间清理→盖面焊→热处理→X射线探伤 5．预热温度为150—250℃，层间温度不低于预热温度，焊后用岩棉被包扎，进行缓冷。 二、15CrMo与Q235—B 之间的异种钢材焊接 1．坡口和钝边同上。 2．预热时只预热15CrMo一端（150—250℃）。 3．焊丝选用H13CrMo，焊条为热307。 三、15CrMo与20# 之间的焊接 1．焊丝为H13CrMo，焊条为热307。 2．只预热15CrMo一端。 四、15CrMo与0Cr18Ni9之间的焊接

1．焊丝选择H0Cr21Ni10，焊条选择奥302。 3．只预热15CrMo一端。 五、0Cr18Ni9与0Cr18Ni9之间的焊接： 1．焊丝选用H0Cr21Ni10，焊条选用奥132。 六、焊接 1．焊工必须持锅炉压力容器合格证且合格证是Ws/D2—16J、17J，和Ws/D4—16J、17J方可参加以上钢材的焊接。 2．焊接时管内充氩保护，氩气流量为8—10L/min，用可溶纸贴在坡口内两侧50—100mm内，节约氩气。 3．焊条严格按说明书进行烘干，焊工配备保温箱，随取随用，且焊条烘烤次数不得超过两次。 七、焊后热处理 1．15CrMo焊后热处理≥10mm，温度为650—700℃。 八、焊缝返修 1．返修时采用与正式工程相同的焊接工艺，且取预热温度的上限，预热范围也应适当扩大。 2．同一部位的返修次数不应超过两次，若超过返修次数应分析原因，制定措施，并经单位项目技术负责人批准。 3．返修部位、次数及检验结果均要记入标有焊缝位置的单线图中。

1Cr13不锈钢与Q235碳钢的异种钢焊接技术

1Cr13不锈钢与Q235碳钢的异种钢焊接技术 摘要：1Cr13不锈钢与Q235碳钢的焊接属于异种钢焊接，而1Cr13不锈钢的焊接性较差，焊接接头容易出现裂纹缺陷。在工程实践中通过认真分析，选用合适的焊接材料和焊接工艺，避免了缺陷的产生。 关键词：不锈钢；碳钢；焊接 1前言 在石家庄岗黄水库供水二期工程中，检修闸门门槽主轨设计采用的结构是断面为40×60mm的1Cr13不锈钢焊接固定在厚度为50mm的Q235钢板上。由于两种材料的热导率和线膨胀系数有很大差异，为了保证焊接质量，认真分析了两种材料的焊接性能及存在的问题，并据此制定了具体的焊接工艺措施。 2焊接性能分析 1Cr13不锈钢和Q235碳钢的化学成分及物理性能如表1、2所示。 1Cr13不锈钢的Cr含量在11．5％～13．5％，同时匹配有不大于0．15％的C，Cr本身能增加钢的奥氏体稳定性，加入碳后经固熔再空冷会发生马氏体转变，因此1Cr13不锈钢焊缝和热影响区焊后状态的组织为硬脆的马氏体组织。另外，1Cr13的碳当量约为2．76％，因此它的焊接性较差。由于1Cr13不锈钢的导热性较Q235碳钢差，焊接残余应力较大，加之本闸门主轨的刚度较大，所以从高温直接冷却到100～120℃以下时很容易产生冷裂纹。由于焊接热循环的作用，1Cr13不锈钢有较大的过热倾向，晶粒易粗化，热影响区会出现粗大的铁素体和炭化物组织，塑性降低，冷却时能引起脆化，如果再有氢的作用，冷裂纹的倾向就更加明显。

3焊接中的主要问题 由于1Cr13不锈钢和Q235碳钢化学成分差异很大，因此它们的焊接属于异种钢焊接，要在熔焊的条件下获得可靠的焊接接头存在许多问题。 3．1热导率和比热容的差异 金属的热导率和比热容强烈地影响着被焊材料的熔化、熔池的形成，以及焊接区温度场和焊缝的凝固结晶。1Cr13不锈钢热导率约为Q235碳钢的一半，这么大的差异可使两者的熔化不同步，熔池形成和金属结合不良，导致焊缝结晶条件变坏，焊缝性能和成形不良。 3．2线膨胀系数的差异 由于1Cr13不锈钢与Q235碳钢的线膨胀系数不同，造成它们在形成焊接连接之后的冷却过程中，焊缝两侧的收缩量不同，导致焊接接头出现复杂的高应力状态，进而加速裂纹的产生。 3．31Cr13不锈钢和Q235碳钢焊接时同样存在焊缝稀释和形成过渡层的问题，导致Q235碳钢一侧焊缝形成脱碳层而1Cr13不锈钢一侧形成增碳层，随着扩散的持久，使Q235碳钢一侧的含碳量降低，变成了铁素体组织，并使焊接接头的焊缝组织成为奥氏体加铁素体。 4焊接工艺措施 为了获得无裂纹的焊接接头，应尽量避免焊接接头熔合线组织与焊缝金属的不一致性，使1Cr13不锈钢一侧没有显著的稀释现象，在工艺上采取了以下措施： 4．1正确选择焊接材料 1Cr13不锈钢与Q235碳钢焊接接头的焊缝金属化学成分主要取决于填充金属。为了保证结构使用性能的要求，焊缝金属的成分应力求接近于其中一种钢的成分。为了尽量减小构件的焊接变形，采取了两名电焊工对称焊接的手工弧焊方法，焊条选用E5015（或E309），焊缝金属的Cr当量为5％～6％，经回火处理后具有良好的力学性能。 4．2预热温度和层间温度

常用异种钢焊接选用的焊接材料38282

常用异种钢焊接选用的焊接材料 接头钢号 焊条电弧焊钨极氩弧焊埋弧焊CO 2 气体保护焊型号牌号牌号焊丝钢号焊剂型号焊剂牌号焊丝钢号 Q23AF、Q23A、Q23B、Q23AC、10、20、20g、20G、20R与16Mn、16MnR E4303 E4315 （GB/T5117） J422 J427 TIG—J50 TG—50 H08MnSiA H08A H08MnA （GB/T14957） HJ401—H08A （GB/T5293） HJ431 H08MnSiA （GB/T14958） Q23AF、Q23A、Q23B、Q23AC、10、20、20g、20G、20R与15MnVR、15MnNbR、 20MnMo E4315 E5015 （GB/T5118） J427 J507 H08Mn2SiA H10MnSi （GB/T14957） H08MnA （GB/T14957） HJ401—H08A （GB/T5293） HJ431 H08Mn2SiA （GB/T14958） Q23AF、Q23A、Q23B、Q23AC、10、20、20g、20G、20R与13MnNiMoNbR、18MnMoNbR、20MnMoNb、07MnMoVR E4315 E5015 （GB/T5118） J427 J507 H08Mn2SiA H10MnSi （GB/T14957） H08MnA （GB/T14957） HJ401—H08A （GB/T5293） HJ431 H08Mn2SiA （GB/T14958） Q23AF、Q23A、Q23B、Q23AC、10、20、20g、20G、20R与12CrMo、12CrMoG、15CrMo、15CrMoG、15CrMoR、14Cr1Mo、14Cr1MoR、12Cr1MoV、12Cr1MoVG E4315 E5015 （GB/T5118） J427 J507 H08Mn2SiA H10MnSi （GB/T14957） H08MnA （GB/T14957） HJ401—H08A （GB/T5293） HJ431 H08Mn2SiA （GB/T14958）E309—15 （GB/T983） A307 Q23AF、Q23A、Q23B、Q23AC、10、20、20g、20G、20R与12Cr2Mo、12Cr2MoG、12Cr2Mo1、12Cr2MoR、 E309—15 （GB/T983） A307 H1Cr24Ni13 HJ260 Q23AF、Q23A、Q23B、Q23AC、10、20、20g、20G、20R与1Cr5Mo E4315 （GB/T5118） J427 H10MnSi （GB/T14957） H08MnA （GB/T14957） HJ401—H08A （GB/T5293） HJ431 H08Mn2SiA （GB/T14958）E309—15 （GB/T983） A307 H1Cr24Ni13 HJ260

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

各种常见钢材的焊接焊条及焊接工艺选用一览表

各种常见钢材的焊接焊条及焊接工艺选用一览表 序号材质 焊接工艺及焊接材料焊接检验方法及数量 工艺方 法 焊丝焊条 光谱 检验 及复 查 无损检验 1 1Cr18Ni9Ti 对于管壁 厚度 ≤6mm 的管道， 采用全氩 焊接方 法，对于 管道壁 厚>7mm 的管道可 以才用氩 电联焊的 焊接方 法。对于 采用不锈 钢焊条的 焊缝可以 不进行热 处理，其 它焊缝根 据管道壁 厚进行选 择是否采 用预热、 热处理等 工艺。H1Cr19Ni9Ti、 H0Cr18Ni9Ti A137、A132 合金 焊缝 需要 进行 100 %光 谱复 查检 验 根据温度与 压力两个参 数定 2 0Cr19Ni9 H1Cr19Ni9、 H0Cr20Ni10 A102、 A107、132 3 0Cr18Ni11Nb H1Cr19Ni10Nb、 H1Cr19Ni9Ti A137、A132 4 0Cr18Ni11Ti H1Cr19Ni10Nb、 H1Cr19Ni9Ti A137、A132 5 0Cr23Ni13 H1Cr24Ni13、 H0Cr25Ni13 A407 6 1Cr20Ni14Si2 H1Cr24Ni13、 H0Cr25Ni13 A407 7 0Cr25Ni20 H1Cr25Ni20、 H0Cr25Ni13 A407 8 12Cr1MoVG TIG-R31 R317 9 12Cr2Mo TIG-R40 R407 10 10CrMo910 TIG-R40 R407 11 SA335P22 TIG-R40 R407 12 15CrMo (WC6) TIG-R30 R307 13 SA335P11、SA182F11、 SA335P12 TIG-R30 R307 14 15CrMo+12Cr1MoVG TIG-R30 R307 15 20+12Cr1MoVG TIG-J50 J507 16 20+SA335P22 TIG-J50 J507 17 20+15CrMoG TIG-J50 J507 18 SA335P22+15CrMo TIG-R30 R307 19 SA335P22+12Cr1MoV TIG-R31 R317 20 12Cr1MoV+1Cr18Ni9Ti H1Cr24Ni13、 H0Cr25Ni13 A302、A307 A335P11+1Cr18Ni9Ti H1Cr24Ni13、 H0Cr25Ni13 A302、A307 #20+1Cr18Ni9Ti H1Cr24Ni13、 H0Cr25Ni13 A302、A307 21 12Cr1MoV+12Cr1MoV TIG-R31 R317

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

异种钢焊接

异种钢接头的焊接 1.异种钢接头定义。异种钢接头主要包括两方面概念：即不同组织（重点指奥氏 体和非奥氏体钢）钢之间的焊接；不同强度等级、不同化学成分（其组织基本类似）钢之间的焊接。其中不同组织钢材之间的焊接难度最大。 2.奥氏体和非奥氏体异种钢焊接主要有三个问题： 焊接时母材的稀释：由于母材的稀释，会出现对裂纹相当敏感的马氏体组织。例如当低碳钢、低合金钢和不锈钢焊接时，若用一般不锈钢焊材，由于焊缝金属被低碳钢或低合金钢稀释，往往会产生奥氏体和马氏体组织，而熔合线附近，会产生马氏体带；若用低碳钢或低合金钢焊材，不锈钢一侧被稀释部分及焊缝金属会产生马氏体和奥氏体组织，从而引起开裂的危险。 焊接残余应力和热应力：在焊接热循环或使用温度下，由于两种材料抗膨胀系数和导热性不同（或热膨胀系数和导热性近似，但由于强度等级不同而带来的形变差异）引起的热应力，焊接后残余应力较大且在热处理后不能消除。碳钢、低合金钢和珠光体耐热体的热膨胀系数大体相同，而奥氏体不锈钢热膨胀系数比碳钢等材料大30~50%，而导热系数却只有碳钢等材料的1/3。 碳扩散：当铁素体钢和奥氏体钢焊接后，焊接接头重复加热或高温使用时，在铁素体钢一侧，由于碳原子的迁移（扩散），使含碳量减少而形成软化带，而在奥氏体钢一侧却由于碳的过剩而形成硬化带，对于焊接碳稳定化元素不同的材料时，也应注意高温运行条件下的脱碳影响。 上述三个问题的综合作用的结果是：整个异种钢焊接接头是一个成分、组织和性能严重不均的非均匀体，是构件的局部薄弱地带，这种非均匀体在力学检验和运行中均会出现应力、变形集中和失效的局域化，因此在选择焊接材料时，要充分考虑其焊接工艺性、常温力学性能和长期运行性能，更重要的是要考虑其长期运行性能。 3.异种钢接头焊接材料的选择 不同强度等级铁素体或珠光体类型钢之间焊接：包括低合金高强度钢（18MnMoNbg等）与碳钢、一般耐热钢（12Cr1MoV等）与碳钢、高合金耐热钢（SA-213 T91等）与碳钢、一般耐热钢（12Cr1MoV等）与高合金耐热钢（SA-213 T91

各种材料焊接工艺

各种材料焊接工艺

各种材料焊接工艺 8.1碳钢、合金钢焊接 8.1.1碳钢的焊接 碳钢是最容易焊接的一种金属，适用于碳钢的焊接方法很多，氧–乙炔气气焊、药皮焊条电弧焊、埋弧焊、气体保护电弧焊、等离子弧焊、电渣焊、电阻焊、磨擦焊、热剂焊、钎焊等，几乎所有焊接方法都能适用。 碳钢以铁为基础，以碳为合金元素，碳含量一般不超过 1.0%，此外，含锰量不超过1.2%，硅量不超过0.5%，皆不作为合金元素。而其他元素，如镍、铬和铜等，更控制在残余量的限度内，远非合金成分。杂质元素，例如硫、磷、氧、氮等，根据钢材品种和等级的不同，也都有严格限制。 碳钢的焊接性主要取决于碳含量，随着碳含量的增加，焊接性逐渐变差。 碳钢中的锰和硅对焊接性也有影响。它们的含量增加，焊接性变差，但不及碳作用强烈。锰和硅的影响可以折算为相当于多少碳量的作用，这样适用于碳钢的碳当量（C eq ）经验公式如下： C eq = C + Mn/6+Si/24 (%) C eq 值增加，则产生冷裂纹的可能性增加，焊接性变差。通常，C eq 大于0.4时，冷裂纹 的敏感性将增大，另外，焊接冷却速度也会影响焊缝和热影响区组织，从而影响母材的焊接性。 （1）低碳钢的焊接 1)焊接性 低碳钢含碳量低，锰、硅含量又少，所以通常情况下不会因焊接而引起严重硬化或淬火组织。这种钢材的塑性和冲击韧性优良，焊成的接头塑性和冲击性也良好，焊接时，一般不需预热、层间温度和后热，焊后也不必采用热处理改善组织，可以说，整个焊接过程

中毋需特殊的工艺措施，其焊接性优良。 2)焊接材料的选用 a.焊接低碳钢时大多使用E43××系列的焊条，因为低碳钢结构通常使用GB700-88 的Q235牌号钢材制造，这类钢材的抗拉强度平均值为417.5N/mm2（42. kgf /mm2），而E43××系列焊条熔敷金属的抗拉强度不小于420N/mm2（43 kgf /mm2），在力学性能上正好与之匹配。 b.埋弧焊焊丝和焊剂 低碳钢埋弧焊一般选用实芯焊丝H08A或H08E，它们与高锰高硅低氟熔炼焊剂HJ430、HJ431、HJ433或HJ434配合，应用甚广。 c.二氧化碳气体保护焊丝 实芯焊丝主要有H08Mn2Si和 H08Mn2Si A两种。 药芯焊丝主要有YJ502-1、YJ506-2、YJ506-3、YJ506-4等。 3)低碳钢在低温下的焊接 在严寒冬天或类似的气温条件下焊接低碳钢结构，为避免出现裂纹可以采取以下措施： a.焊前预热，焊时保持层间温度。 b.采用低氢或超低氢焊接材料。 c.点固焊时加大电流，减慢焊速，适当增大点固焊缝截面和长度，必要时施加预热。 d.整条焊缝连续焊完，尽量避免中断。 e.不在坡口以外的母材上打弧，熄弧时弧坑要填满。 f.弯板、矫正和装配时，尽可能不在低温下进行。 g.尽可能改善严寒下劳动生产条件。 以上措施可单独采用或综合采用。 （2）中碳钢的焊接 1)焊接性 中碳钢含碳量0.3～0.60%。当含碳量接近0.3%而含锰量不高时，焊接性良好。随着含碳量的增加，焊接性逐渐变差。如果含碳量0.5%左右而仍按焊接低碳钢常用的工艺施焊时，则热影响区可能产生硬脆的马氏体组织，易于开裂。当焊接材料和焊接过程控制不好时，甚至焊缝也易开裂。 焊接时，相当数量母材会熔化进入焊缝，使其含碳量增高，容易产生焊缝热裂纹。特别是杂质硫控制不严时，更易显示出来。这种热裂纹在弧坑处更为敏感。此外，由于含碳量增高，气孔敏感性也增大。 2)焊接材料的选用 应当尽量选用低氢型焊接材料，例如低氢焊条，它们有一定脱硫能力，熔敷金属塑性和韧性良