丽水铜合金焊接

来源：波宾电子束技术(常州)有限公司 时间：2024-12-14 07:18:37 [举报]

铜合金的焊接一直以来都是一件非常具有挑战性的工作，采用激光光束振荡技术焊接铜合金，成功实现了铜合金板材的焊接。工艺参数经过优化后可以得到无缺陷的焊接接头。光束振荡造成的多个在熔化循环时形成复杂的熔化区的主要原因。

众所周知，铜及其合金是一种非常难以焊接的材料，其原因如下：铜及其合金的传导率比较高，造成熔化困难，因此大量的热需要用来补偿热消散和局部进行高度加热，结果形成热应力和终造成变形等缺陷。溶解的氧容易形成氧化物和气孔。对激光束的吸收率比较低，尤其是激光波长为700nm以上的时候，吸收率不到3%。

光束摇摆（振荡）扩大了激光束与材料之间相互作用的面积和焊接宽度，降低了焊接过程中所需要的热输入。在高反射材料中，如铜合金，采用光束振荡，材料的局部温度会升高和提高对激光的吸收率。能量的效率会增加，因为在焊接过程中的反射变少。另外一个主要的优势在于适宜的光束振荡激光头在使用时，可以控制热温度梯度和匙孔的稳定性，这将导致焊接缺陷的减少和获得光滑的焊缝表面。

当焊接参数进行优化时，没有焊接缺陷存在，如气孔，裂纹等，这些是铜合金应用时的关键指标。采用多模光纤激光进行焊接铜合金的厚度为1.5mm的时候，可以实现无缺陷的焊接，焊接参数为：焊接速度在3.5 到4 m/min，采用圆形的焊接模型，圆形的旋转直径为0.6–1 mm，频率为100Hz。

目前铜及铜合金焊接主要采用气焊、惰性气体保护焊、埋弧焊、钎焊等方法，但这些焊接方法的焊接温度均需要达到铜及铜合金的熔点温度，在高温情况下，铜会软化，影响铜及铜合金的机械性能和力学性能。

焊接铜锌合金时，锌易蒸发，锌蒸气与氧结合形成白色ZnO，对人体有害，应有通风装置。焊前预热和提高焊速，可减少黄铜的流动范围，减少锌的蒸发。在焊缝中加入硅、锰等元素也可减少锌的损失。焊接铝青铜时，易形成难熔的Al2O3。滞留在焊缝中。焊接锡青铜时，有较大的结晶区，易产生晶间裂纹，硅黄铜(15％Zn，3％Si)和硅锰青铜(3％Si，1％Mn)都具有良好的焊接性能。

长期以来,铜及铜合金的焊接主要是应用钎焊、气焊、电弧焊、惰性气体保护焊、埋弧焊、扩散焊等方法。近年来,随着焊接技术的发展,又采用了电子束、激光、等离子弧等高能量热源进行焊接,取得了很好的效果。

铜为面心立方晶格,具有较多的形变滑移系,室温、高温变形能力很好,退火状态的铜,不经中间退火可压缩85%～ 95%而不产生裂纹。但纯铜在500～ 600℃呈现“中温脆性”。在焊接过程中,易在此温度区间发生裂纹。据研究,“中温脆性”和杂质的性质、含量、分布、固溶度等有关。铜可分为无氧铜和含有少量氧的纯铜。纯铜的导电性能好,常用于导电材料,但是存在Cu2O-Cu的低熔点共晶物,焊接时易出现裂纹。无氧铜又可分为用P、Mn脱氧的脱氧铜和无氧铜,由于其焊接性好,常用于焊接结构。

钢和铜中都含有杂质,在焊接过程中能形成各种=低熔点共晶体和脆性化合物,容易产生偏析。焊接低碳钢和铜、铜合金时,焊缝中易形成FeS (熔点为1 189℃ )、 FeP (熔点为1 050℃ )和(Fe+ FeS)共晶体(共晶温度为985℃ )。再加上铜中的一些低熔点共晶体,这些化合物和低熔点共晶体偏析于晶界,严重地削弱了金属在高温时的晶间结合力,焊缝易产生热裂纹。

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