1、焊条电弧焊在 T2 纯铜焊接上的应用及其防变形措施摘要：本文介绍了焊条电弧焊在 T2 纯铜焊接工艺过程，针对 T2 纯铜物理、化学性能特点，编制焊接工艺，选择合理的焊接工艺方法与合理的工艺参数，对易出现构件变形的工序中，采取了有效的防范方法和措施。使得焊条电弧焊在 T2 纯铜焊接获得成功。 关键词：T2 纯铜 焊接 控制变形 中图分类号：K826 文献标识码： A 一、前言： 铜及铜合金通常具有优良的导电性能、导热性能和在某种介质中优良的抗腐蚀性能，因而在电气、化工、制造、动力及交通等工业部门都得到广泛的应用。铜及铜合金的焊接是机器制造业中常要解决的问题，原焊接一般采用气焊焊接较多，现就焊条电
2、弧焊用于铜焊接进行应用上的研究。 二、焊接性分析 焊条电弧焊被广泛的应用于碳钢及合金钢的焊接中，在铜及铜合金的焊接上应用较少，本文以翻砂铝锌耐磨合金散热紫铜板为例介绍焊条电弧焊在 T2 纯铜焊接上的应用。 翻砂铝锌耐磨合金散热紫铜板属 T2 纯铜材料，构件材料规格是（128001200） ，三块对接，该件用途于浇铸铝锌耐磨合金件的散热作用，根据技术要求是：焊缝质量达到级,且不渗漏,防止变形。 1、焊接 T2 铜易出现的问题 （1）焊接紫铜时，如采用焊接规范不当，填充金属与母材也不能很好的熔合，产生未熔合缺陷。 （2）焊接工件焊后变形量较大。 （3）在焊缝及熔合区易产生大量的气孔。 （4）在焊缝
3、或热影响区中易产生裂纹。 （5）焊接接头的机械性能一般低于母材，塑性和韧性降低更为显著。2、T2 紫铜板的性能 T2 紫铜板的化学成分、机械性能、物理性能见表 1、表 2、表 3 表 1 化学成分 牌号 代号 主要化学成分（%） 杂质总合不大于（%） 二号铜 T2 铜不少于 磷不大于 99.90 0.1 表 2 机械性能 材料状态 抗拉强度 Rm (MPa) A（%） Akv(J) 软 240 50 157 表 3 物理性能 熔点（） 导热系数（W/mK） 线膨胀系数(10-6K-1) 收缩率（%） 20 1000 1083 393.6 326.6 16.5 2.1 3、焊接性分析 根据 T2
4、 紫铜的化学成分，物理性能和机械性能得知，T2 紫铜材料的导热性较好，根据被焊工件是由三块（128001200）拼接面积大及焊缝长度长，如采用一般小紫铜的预热温度，则很难满足焊件所需的焊接预热温度，其一，焊件的面积较大，导热性更强，其二，焊件散失的热量就更多，这样就很难使母材于填充金属熔合，所以必须采用较大热源，高的预热温度。 T2 紫铜在高温强度下，塑性韧性降低，该材料的收缩率较大，根据该件的板厚和焊缝长度，焊缝的收缩量也相应随之增加，其变形量则相应增大。 T2 紫铜产生的气孔是由氢引起的，氢在铜中的溶解度如图 1 所示，氢在铜中的溶解度随温度下降而降低。由液态转为固态时（1083） ，氢的
5、溶解度有剧变，而后随温度降低，氢在固体铜中的溶解度继续下降，由于铜焊缝金属的导热性能良好，熔池的结晶速度很快，溶解在焊缝金属中的氢气来不及逸出而形成氢气孔。 图 1 氢在铜中的溶解度和温度的关系 氧是铜中经常存在的杂质，铜在熔化状态时较易氧化，而生成Cu2O，Cu2O 能与 Cu 形成（Cu2O Cu）的低熔点共晶，其共晶温度为1065，低于铜的熔点（1083） ，使焊缝容易产生热裂纹。 三、焊接方法及材料的选择 1、焊接设备选用 结合现有设备的实际情况，焊接设备选用 WS7-400 焊机。T2 紫铜的壁厚为 12mm，为了保证焊透，采用焊条电弧焊多道焊的方法焊接。 2、焊条的选择 由于铜易于
6、氧化而生成 Cu2O 使焊缝易出现热裂纹及气孔，故必须在焊接材料中加入一定量的脱氧剂。焊条电弧焊时可采用“铜 107”的纯铜电焊条，其焊芯为纯铜，药皮中含有钛铁、铝铁、锰铁、硅铁等脱氧物质。 四、焊接准备 1、根据该件板厚须开 V 形坡口 60，双面焊接。采用刨边机加工，用锉刀清除被焊件表面污物，露出金属光泽。 2、根据被焊工件自作一固定胎夹具，将其所焊构件固定利用本单位现有设备地炉将整个工件进行预热，减少焊件的变形量。 3、根据 T2 材料选择与母材相近的焊接材料及抗裂性好的焊条（铜107 牌号） ，对焊条在焊前应在烤箱内进行 2 小时烘烤，温度保持 250300，以防止氢的侵入。 4、焊接
7、环境 当施焊环境出现下列一种情况时，应采取有效防护措施，否则不能焊接。 （1）手工焊时风速大于 10m/s（风速过大易引起熔滴飞溅，熔滴过渡受到影响） ，应采取防风措施； （2）相对湿度大于 90%（湿度大，H20 的含量过高，在焊接的高温情况下会发生 H20=2H+O反应，产生 H2 气孔和 CO 气孔） ； 五、焊接工艺及操作 针对 T2 紫铜的导热性强，应采用较强的热源，根据该种材料的热胀冷缩性大，高温时强度及塑性低的特性，采用焊前预热，适当的焊接次序及焊后锤击等工艺措施，以减小应力，防止变形，还应解决铜的氧化和氢的溶解问题，解决氢的来源，这样才能满足焊缝要求。 1、焊前预热，在地炉上将
8、固定工件进行整体预热 500-550，用红外线测温仪测定温度。 2、采用直流反接法，将构件点固五点焊缝，每点 15mm，焊接方法由左向右进行焊接，焊接参数见表 4，焊件装配见表 5 表 4 焊接参数 焊条直径及牌号 焊接层数 打底层 填充层 盖面层 封底层 铜 107 3.2 100-120A 4.0 150-200A 4.0 150-200A 4.0 150-200A 表 5 焊件装配 坡口形式 板厚 间隙 钝边 坡口角度 D P a 12 2 3 60 3、焊接操作时，焊条不作左右摆动，采用直线往复形运条，第一层采用 3.2mm 焊条进行打底焊，填充层及盖面层均采用 4.0mm 焊条焊接，
9、当每层及盖面焊完以后都要进行清渣，用钢丝轮清根和轻微锤击，减小焊缝内应力，以增强焊缝金属的强度，反面焊缝在焊前应用金属钢丝轮清根，完毕后采用 4.0mm 焊条进行焊接，但整个焊接都在地炉上进行，以确保焊件一直保持在预热温度中。焊接次序见图 2： 图 2 焊接次序 1、打底层 2、填充层 3、盖面层 4、反面焊 4、焊件必须在炉内进行缓冷，直到完全冷却后在将构件取下，这样即可以防止裂纹和减小变形量，在将焊缝用旋转合金刀头磨平，约有小量变形，可在卷管机上垫上一块 16mm 的钢板将焊工件放在上面进行滚压，这样构件就校平了。 六、焊缝检验 整个焊接和校正完毕以后，经 X 射线检测，焊缝内部无裂纹，存在气孔、夹渣等缺陷，但达到了焊缝质量达到级水平,且不渗漏,防止变形。 结论 通过以上的检验结果和使用结果分析，焊条电弧焊焊接 T2 纯铜采用以上工艺完全符合技术要求。焊条电弧焊在一定条件下可以应用于 T2 纯铜的焊接。 参考文献： 1、 熔焊原理及金属材料焊接刘若采主编 2 版 北京：机械工业出版社 2000.5 2、 焊接冶金学：金属焊接性周振丰 主编 北京：机械工业出版设 1996 3、 焊接工程师手册陈祝年 主编 北京：机械工业出版设 2010-2-1
