摘要：針對較厚銅板的焊接難點和易出現(xiàn)的焊接缺陷，提出采用鎢極氬弧焊加焊劑的方法焊接銅板，解決了焊接中出現(xiàn)的缺陷。

關鍵詞：銅板；氬弧焊

1.前言

導電銅排的材料為紫銅(T2),規(guī)格為 120*10每根長度約10m左右。由于銅的導熱能力強，冬季氣溫低，焊接時困難較大。我公司在以往的生產中從未使用氬弧焊焊接紫銅板，沒有現(xiàn)成

的工藝供生產使用。又因導電銅板對焊縫內部質量要求較高，必須保證銅板焊后仍有良好的導電能力，這就要求我們必須在模擬現(xiàn)場的條件下，做焊接試驗，以便得到一個合格的焊接工藝用于實際生產。

2.試驗手段

（1）試驗設備：AX-500旋轉式直流電焊機一臺；QS-500A水冷式焊把一套；

（2）焊接材料：HS-201 焊絲，氣劑301無水酒精，氬氣，氧、乙炔加熱工具兩套；

（3）輔助材料：槽鋼 10號，耐火磚墊板一塊。

3.焊接中出現(xiàn)的問題

受紫銅物理性能的影響，在試焊過程中我們發(fā)現(xiàn)有以下幾個問題嚴重影響焊縫質量，需要著手解決：

（1）焊縫難熔合及易變形；

（2）熱裂紋；

（2）氣孔。

4.原因分析

4.1 焊縫難熔合及易變形

這是我們在焊接銅板時遇到的***個問題。在焊完***條試驗焊縫后，發(fā)現(xiàn)焊縫表面成型惡劣，兩側熔合不好，焊縫從起弧到收弧區(qū)間內，焊縫寬度逐漸增大，寬度相差很大。分析產生這個現(xiàn)象的原因，只要比較一下銅和鐵的物理性能就能找到答案。從表 1中我們可以看出，20攝氏度時銅的導熱系數比鐵大 7倍多，1000攝氏度時大 11倍多，焊接時熱量迅速從加熱區(qū)傳導出去，使母材與填充金屬難以熔合，造成焊縫成

型惡劣，因此，在焊接時必須使用較大的線能量，而且還必須采取預熱及保溫措施。預熱溫度的選取可參考圖 1，從圖中查得 10mm的銅板預熱溫度為350攝氏度左右。另外，從表 1可以看出，銅的線膨脹系數比鐵大15%而收縮率比鐵大一倍以上，焊接時如工件處于自由狀態(tài)，又無防變形措施，必然要產生較大的焊接變形。因此，在實際工作中，我們采取了防變形夾具見圖。

4.2 熱裂紋

氧是銅中常見的雜質，銅在熔化狀態(tài)下很易和氧發(fā)生反應，產生氧化銅CU2O，銅能與氧化銅形成低熔點共晶物CU+CU2O，共晶溫度為1065攝氏度，低于銅的熔點 1083攝氏度。當銅從高溫冷卻下來，焊縫溫度達到 1083到1065攝氏度之間時，銅本身成為固態(tài)，在焊接應力的作用下，形成熱裂紋。又因紫銅導熱性強，焊縫易生長成粗大晶粒，這也加劇了熱裂紋的產生。從焊縫斷面可以看見焊縫內部高溫氧化色彩。針對出現(xiàn)的熱裂紋我們采

取了如下防護措施。認真清理母材兩側油污、氧化皮，使它露出金屬光澤，預熱部位要離坡口500mm以上，以防坡口過快氧化。我們借鑒氣焊時加熔劑的工藝，在進行氬弧焊前，用無水酒精將氣劑301調成糊狀，涂于坡口兩側，利用它來除去氧化銅，其機理如下：氣 劑 301的主 要 成 分 為 硼 砂 (Na2B4O7)和 硼 酸(H3BO3)。焊接時，硼砂在熔池中迅速與 CU2O. 發(fā)生作用，形成復鹽而浮于熔池表面，反應式如下：

NaB407+CU2O----CU(BO2)2*2NaBO2

硼酸在熔池中也與 ,CU20反應形成復鹽，反應式如下：

4H3BO3+CU2O----5H2O+2HB02+CUO*B2O3

形成的復鹽浮于金屬表面，對液體金屬還有一定的保護作用。

控制熔池不要過大，過大熔池造成晶粒粗大，易產生熱裂紋。通過采用上述工藝，熱裂紋基本消除。

4.3氣孔

在試驗過程中發(fā)現(xiàn)有少量氣孔產生，為了保證導電截面足夠大，我們適當加大氬氣流量，嚴格控制氧、氫來源，仔細清理焊絲表面水分油污及氧化物，盡量減緩冷速，為氣體及時析出創(chuàng)造條件。

5.試驗結果

解決了上述幾個影響銅焊接的問題后，我們又反復進行幾次試驗，總結出一套完整而適用的焊接工藝規(guī)范見表 2

(1) 焊接前應保證母材、焊材的清潔。

(2) 焊接時采用直流正接，引弧與收弧均需在引弧板、收弧板上進行。

(3)焊接時盡量減少焊接層次，保持熔池不要過大。

(4)焊接過程中嚴格進行層間清理，確認無任何缺陷方可進行下部焊接。

6.標準

使用上述工藝在施工現(xiàn)場焊出了合格的焊縫，焊縫的正面成型與反面成型都很美觀。焊縫經射線探傷后未發(fā)現(xiàn)內部缺陷，拉伸試驗亦表明強度接近母材，符合生產需要。

來源：中國知網   作者：范金友   編輯：仲天