紫銅與不鏽鋼焊接試驗(第一頁)

采用鎢極氬弧焊焊接紫銅與不鏽鋼（或碳鋼)的管板接頭，進行了系列的焊接工藝試驗，探索出與之相適應的焊接材，其工藝性能良好、操作方便、焊接質量穩定等特點。該工藝打破了婁似接頭采用傳統的鋪錫釺焊方法，大大降低了工藝程難度、制造成本，縮短了生產周期、提高焊接接頭的強度。

―．實驗的提出

該試驗主要是針對透平膨脹機供油裝置上的冷卻器紫銅--不鏽鋼(碳鋼)管板接頭在焊接中出現的問題而提出的。該類接頭目前采用的是紫銅管與黃銅板材料，這樣是為了便於采用錫釺焊：同時為了提高耐壓值使用了脹接工藝，另外為了方便進行整體鋪錫，還特意把黃銅板的管孔附近設計工藝槽。

由於釺焊與脹接是互相矛盾的丁藝，脹接需冷收縮而鋪錫要熱膨脹，往往先脹接好的管口一經加熱就出現松動現象，造成漏錫及接頭強度降低，有些接頭根本達不到使用要求，最後只得采取管口封死等措施，才能保證使用。據了解，目前低溫機械公司生產的冷卻器，基本上每臺都有出現此類情況，造成冷卻效率下降。即使采用這樣複雜的工藝，接頭的強度也還是比較低，大約只能承受2.5MPA左右，而油泵的最大供油壓力為4.0MPA，這給裝置的正常運行帶來了隱患。

最後一點就是采用整體鋪錫釺焊方式，產品外觀質量較差。因此，就迫切的要求找到一種既能提高接頭的焊縫強度，又簡便易於實現，同時又能降低成本的焊接工藝方法。

二．鋼與紫銅的焊接性能分析

1、鋼與紫銅的焊接特點

Fe與Cu的原子半徑、點陣類型、晶格常數及外層電子數都比較接近，這對鋼與紫銅之間的焊接比較有利。但是，鋼與紫銅的熔化焊接還有一定的難度，主要如下：

(1).鋼與銅的物理性能不同，熔點及線膨脹系數差異大。紫銅的線膨脹系數大，在焊接過程中會產生較大的焊接應力。

(2).銅的導熱系數是鋼的8倍多，熔池的冷卻速度比鋼要大得多，氫的擴散逸出和水的上浮條件更為惡劣，形成氣空的敏感性增大。

(3).在焊縫或近縫區易產生熱裂紋，影響接頭的強度及氣密性，這是焊接工藝中重點要解決的問題。由於鋼與紫銅中含有―定量的雜質，如氧、硫、磷等。在焊接過程叫，這些雜質元素易形成各種低熔點的共晶體和脆性化合物而存於焊縫晶界處，嚴重削弱了金屬在高溫時的晶間結合力，是焊縫產生熱裂紋的主要原因。

此外，焊縫中的鐵元素對熱裂紋傾向的影響比較大。據有關資料介紹，當鐵含量在10～43％時，焊縫具有最好的抗裂性能。因此，控制焊縫的熔合比是相當重要的環節。

2.焊接要點

(1)．合理控制焊接熱循環，改善焊接應力狀態和消除氧化物、硫化物以及低熔點共晶體的有害作用。具體地的方法就是采用熱量集中的焊接方法，即:手工鎢極氬弧焊接。另外可采焊前預熱的辦法。

(2).正確選擇焊接材料，控制焊縫的化學成分，限制有害雜質的含量。

(3)．擰制焊縫熔介比，以保證鐵在焊縫中的含量在10―43％之間，使焊縫具有良好的抗裂性能。