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不锈钢与铜及铜合金熔焊的方法
2010/10/15 10:39:54 来源:51网络采购 点击:507次
内容摘要:不锈钢与铜及铜合金熔焊的方法
不锈钢与铜及铜合金熔焊的方法有焊条电弧焊、埋弧焊和气体保护焊等。
1)焊条电弧焊
①焊条的选择。焊条的选用对防止焊接接头产生热裂纹,确保焊接接头的质量关系很大。不锈钢与铜及铜合金焊接时,铜是奥氏体形成元素,若选用奥氏体不锈钢焊条,其焊缝仍为奥氏体组织,结晶时晶粒之间存有一薄层的低熔点液态铜及低熔共晶体(Ni+NiS),易引起结晶裂纹,不宜采用。选用蒙乃尔焊条(wNi为70%,wCu为30%)时,由于焊缝中含镍量较高,能增加铜在奥氏体中的溶解度从而可降低铜的有害作用,结晶裂纹倾向可以减小。但是晶粒间仍有少量的低熔点铜,因此焊缝金属仍有一定的结晶倾向;但溶入焊缝中的铁和铬等合金元素使焊缝金属硬度提高,韧性下降,在不锈钢母材侧的近缝区中仍有可能产生渗透裂纹。因此,这种焊条,只适用于对力学性能要求不高的焊接构件,通常可作为角接、塔接焊接接头使用,也可以在中等厚度的奥氏体不锈钢与铜无限互溶,所以能消除铜的有害作用,可有效地防止裂纹的产生,提高焊接接头的力学性能,适用于不同位置的焊接,可焊接各种不同焊接接头,材料厚度不小于1.5mm的材料均能施焊,但该种焊条价格昂贵。
上面介绍的只是用一种焊条焊接两种金属的情况。但实际情况要更复杂一些。由于铜及铜合金的种类繁多,母材中某些合金元素过渡到焊缝后效果往往难以预测,常常恶化焊接性。在这种情况下可采用下列两种方法:在铜及其合金上,或在不锈钢上,或同时在两种母材上堆焊隔离层(图8-28a隔离层接头),然后进行焊接,另一种方法是选择一种与这两种都有良好焊接性的过渡件(图8-28b),然后通过过渡件分别选用不同的焊条将这两种金属焊接起来。
②焊接工艺
a. 焊前清理。焊前应认真清理被焊处,彻底清除油污、杂质及氧化物,使不锈钢和铜及合金的待焊表面露出金属光泽。
b. 焊前预热。由于铜的导热性能比不锈钢好,若对这两种材料进行焊前预热,其预热温度将有所不同。例如不锈钢焊前预热温度若为300~350℃时,铜及铜合金的预热温度要提高到400~450℃。
c. 焊接措施。焊接不锈钢与铜及铜合金时,为了使电弧稳定燃烧,通常采用直流反极性短弧焊方式进行施焊。
当不锈钢与纯铜管焊接时,应将2/3的熔池面积控制在不锈钢一侧,即可保证良好的焊接成形;这两种金属的管子与管子或者板的对接焊时,熔池控制在接头中间即可。
d. 消除应力处理。为了防止焊接接头产生裂纹和变形,焊后需要进行缓冷处理,以减缓焊后应变力的增长速率。每焊完一道焊缝,要立即锤击焊缝周围,以消除焊接残余应力,又防止下一道焊缝的开裂倾向;同时还能提高焊接接头的致密性。
2)埋弧焊。为了防止焊接接头产生裂纹和气孔,因采取下述工艺措施:
  ①焊前要彻底清除待焊处两侧及焊丝表面的氧化物及杂质,清理后用丙酮清洗干净:
  ②对于板厚8~16mm的材料,焊前应开70°坡口,在铜母材侧开40°坡口,在不锈钢母材侧开30°坡口。为了防止焊穿和实现单面焊双面成形,待焊接头的背面应加焊剂衬垫或铜衬垫(铜衬垫需用水强制冷却),如图8-29所示。另外,也可以采用热固形的焊剂衬垫,图8-30所示为该衬垫结构示意图。
 ③选用合理的焊剂和焊丝
 a. 通常采用HJ431焊剂或HJ430焊剂,焊前必须烘干,烘干温度为200℃,烘干时间为2h。
b. 采用奥氏体不锈钢焊丝,焊缝金属为奥氏体组织,从铜母材侧熔人焊缝中的低熔点铜液聚集在奥氏体晶粒之间,易使焊缝形成裂纹。采用铜丝或镍丝作为填充材料,熔池中含有大量铜和镍,结晶时奥氏体晶粒问铜或镍较多,有一定的愈合作用,所以热裂纹倾向很小。采用纯铜焊丝,在坡口中填放纯镍焊丝或镍铜焊丝,可获得优质的焊接接头。
④选择合适的焊接线能量。由于铜的导热性能好,采用较小的焊接线能量,在铜母材侧容易产生气孔和未焊透、未熔合等缺陷,所以需要采用较大的焊接线能量进行焊接。
埋弧焊焊接18-8型不锈钢板与纯铜板对接焊的焊接参数见表8-55。
在焊接过程,焊丝偏向铜侧,偏离焊缝中心线的距离为5mm左右为宜。

   3)氩弧焊。由于氩气保护可靠,熔池金属不易发生氧化,用氩弧焊焊接不锈钢与铜及合金时,其焊接接头质量很高。重要的焊接结构均选用此焊接方法。
    氩弧焊时,为了提高生产效率和防止焊缝出现缺陷,应注意下述事项:
   ①焊接时应在引弧板上引燃电弧,电弧引燃后应迅速移到铜母材侧。
   ②采用短弧焊,电弧中心要偏向铜母材侧约2~4mm,使不锈钢与铜受热均匀,以防止不锈钢一侧受热过多而产生烧穿、咬边或铜母材受热温度不足而发生未焊透和未熔合等缺陷。
   ③焊接结束时,由于电弧热作用已有较长时间的积累效应,熔池温度高,应提高焊接速度,并要注意填满弧坑。
   ④焊后缓冷时,也应通入氩气进行保护,以免焊缝氧化。
   ⑤不锈钢与铜及铜合金的氩弧焊焊接参数,可参照氩弧焊单独焊接铜及铜合金的焊接参数。
表8-56为用手工钨极氩弧焊焊接纯铜板对接接头的焊接参数。焊丝可选用ERNi-1、
ERNiCrFe-5、ERNiCrFe-7和ERNiCr-3等型号。



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