文档介绍：申报焊工高级技师论文
紫铜与低碳钢的熔化极氩弧焊
2011年2月1日
目录
 
一前言
二紫铜与低碳钢的焊接分析
1难溶合及易变形
2易产生裂纹
3气孔
三紫铜与低碳钢的焊接工艺要点
1 焊接材料的选择
2坡口形式的选择
3坡口清理
4工件预热
5焊接
6焊后保温
四焊接检验
1拉伸试验
2金相检验
五结论
紫铜与低碳钢的熔化极氩弧焊
摘要:通过紫铜与低碳钢的熔化极氩弧焊的生产实践,对铜钢焊接易产生裂纹,未溶合和气孔等缺陷进行了试验分析,并采用了合理的焊接工艺,提高了焊接接头的力学性能,保证了工件质量。
一前言
  紫铜具有优良的到点和导热性能,因而在很多领域都得到了广泛的应用。为了节约有色金属铜,降低成本,常常在结构件的关键部位采用紫铜,而其他部位则采用成本低廉的低碳钢材料。这种结构多数采用焊接方式,紫铜与低碳钢的焊接质量相对整体结构来说也变得尤为重要。
在众多焊接方式中,熔化极氩弧焊以其电弧热量集中,高效,焊接质量好等优点,而被广泛采用。
 二紫铜与低碳钢的焊接性分析
  1难熔合及易变形
  由表1看出,铜与钢的导热系数,线胀系数和收缩率差异较大,这对保证铜与钢的焊接质量非常不利。
 
  表1 铜与铁的物理性能的比较
金属
导热系数
W/(m·k)
20℃ 100℃
线胀系数
(20-100)/1000000
摄氏度百分之一
收缩率
%
Cu
Fe
铜的导热系数大,20℃时铜的导热系数比铁大七倍多,100℃大十一倍多。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熔合。铁与铜在液态下完全不互溶,只能呈机械混合状态,这是焊接时的最大难点,只有机械式互相结合,而无冶金结合。
铜的线胀系数和收缩率也比较大。铜的线胀系数比铁大15﹪,而收缩率比铁大一倍以上。焊接时,如工件刚度不大,又无防止变形的措施,必然会产生较大的变形。当工件刚度很大时,由于变形受阻会产生很大的焊接应力。
 2易产生裂纹
 在铜与钢的焊接时,在焊缝金属晶粒间存在低熔点共晶,如(Cu+Cu20)共晶体(共晶温度为1065℃,低于铜的熔点)等。在结晶后期,这些共晶体以液态形式分布在固态α铜的晶粒边界,割断了固体晶粒的联系,使晶粒间的结合力受到削弱,使焊缝金属的塑性显著下降,再加上铜与钢的线胀系数和收缩率差异较大,在焊缝冷却过程中将产生较大的焊接应力。因此,当铜钢焊缝强度,塑性显著下降,并且焊件中存在内应力时,就在接头的脆弱部位形成热裂纹。
 3气孔
 铜与钢焊接时,焊缝中常会出现气孔。基于对铜钢焊接性的分析,制定合理的焊接工艺是保证铜钢焊接质量的前提,遵守操作规程才能使铜钢焊接接头质量得以保证。
 三紫铜与低碳钢的焊接工艺要点(以环缝焊接为例)
1焊接材料的选择
 铜钢熔化极氩弧焊常用焊丝牌号为HS201,焊接接头可获得满意的力学性能。
 2坡口形式的选择
 总结多年生产经验,铜钢焊接坡口形式有以下5种可供选择。
图1 铜钢焊接的坡口形式
  曾对以上5种坡口形式进行对比试验,图1d应是首选的坡口形式。
 3 坡口清理
  用机械法或者化学法去除坡口表面及两侧(约3