專利名稱：一種用于紫銅厚板不預(yù)熱t(yī)ig焊接的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種焊接方法，具體地說(shuō)是一種紫銅厚板的焊接方法。
背景技術(shù)：
銅及銅合金廣泛地應(yīng)用在電力、石油、化工、機(jī)械、國(guó)防工業(yè)、輕工業(yè)、農(nóng)業(yè)等部門(mén)，它的用途僅次于鋼鐵和鋁。由于紫銅導(dǎo)熱系數(shù)很高，為391W/mK，是鋁的1.5倍，焊接過(guò)程中熱量迅速?gòu)暮附訁^(qū)散出。特別是對(duì)紫銅厚板進(jìn)行焊接時(shí)，不但熔池形成困難，而且在焊縫冷卻結(jié)晶過(guò)程中易出現(xiàn)熱裂紋。在對(duì)紫銅的熔化焊(如氣焊、手弧焊、TIG焊、MIG焊、電子束焊等)、釬焊(火焰釬焊、TIG釬焊等)等方法的研究發(fā)現(xiàn)，紫銅的焊接仍存在一些問(wèn)題，如火焰釬焊在工廠較常用。工藝上焊接區(qū)域要采用較高的溫度(650-750℃)均勻加熱焊接，加熱時(shí)間長(zhǎng)。而且還要保證焊接過(guò)程的連續(xù)進(jìn)行。缺點(diǎn)是焊接溫度高、工人的工作條件十分惡劣、手工操作時(shí)加熱溫度較難掌握、焊接需要多人同時(shí)作業(yè)、對(duì)工人的技術(shù)要求高；輸入的熱容量大、焊接熱影響區(qū)較大、組織與性能變化較大；采用焊劑，需要焊后清洗，接頭強(qiáng)度較低。
火焰熔焊比較適于薄銅件、銅件的修補(bǔ)或不重要結(jié)構(gòu)的焊接。在對(duì)厚壁紫銅件焊接中存在許多問(wèn)題(1)預(yù)熱溫度高(600-700℃)，且焊接過(guò)程應(yīng)連續(xù)進(jìn)行。加熱時(shí)間長(zhǎng)，輸入的熱容量大，焊接熱影響區(qū)較大、，組織及性能變化較大、工人的工作條件十分惡劣。(2)氣焊的保護(hù)效果不好?？諝庵械倪€原性氣氛侵入焊縫，銅中氧化物被還原。形成1066℃的低熔點(diǎn)共晶體(Cu+Cu2O)分布于晶界，增加了熱裂紋的傾向。(3)焊縫成型差、易變形、易出現(xiàn)氣孔、未熔合、裂紋等缺陷。
手工電弧焊是熔焊中最常用的一種焊接方法。具有操作簡(jiǎn)單、靈活等優(yōu)點(diǎn)。但在紫銅焊接中的主要問(wèn)題是預(yù)熱溫度高，焊接質(zhì)量差。具體問(wèn)題如下(1)焊接工藝復(fù)雜焊前預(yù)熱(500-600℃)溫度高，并且要保證焊接過(guò)程的連續(xù)進(jìn)行。這樣焊接區(qū)域高溫停留時(shí)間長(zhǎng)，輸入熱容量大，工人的工作條件十分惡劣。同時(shí)熱影響區(qū)范圍大、組織及接頭性能變化較大。(2)合金元素蒸發(fā)嚴(yán)重焊縫含氫、氧量高，鋅蒸發(fā)嚴(yán)重、容易出現(xiàn)氣孔、裂紋等缺陷。(3)焊接質(zhì)量不穩(wěn)定，焊縫成型差，接頭強(qiáng)度低。
MIG焊MIG焊具有適應(yīng)范圍廣，生產(chǎn)效率高，焊接變形小，焊接過(guò)程易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。是焊接中、厚壁紫銅的理想方法。但必須預(yù)熱600～700℃，對(duì)氧元素很敏感，在焊接脫氧不足的銅時(shí)，焊縫的裂紋和氣孔較多，且強(qiáng)度較低。同時(shí)對(duì)薄板焊接指導(dǎo)性不強(qiáng)，在焊接薄板時(shí)熔池的穩(wěn)定性差，容易出現(xiàn)熔池過(guò)熱、下塌等焊接質(zhì)量問(wèn)題。
電子束焊接電子束焊接具有能量密度和穿透能力很強(qiáng)，具有不需要預(yù)熱，不加填充焊絲，冷速快、晶粒細(xì)、熱影響區(qū)小等特點(diǎn)。因此對(duì)厚壁紫銅作穿透性焊接有很大的優(yōu)越性。但同樣會(huì)出現(xiàn)許多問(wèn)題如厚壁紫銅焊接時(shí)由于電子束沖擊發(fā)生熔化金屬的飛濺，導(dǎo)致焊縫成形變壞。尤其是在厚壁紫銅管焊接時(shí)，由于其能量密度特別大。試件極容易燒穿，銅水流淌，不能形成焊縫。電子束焊接設(shè)備昂貴，焊接要求在真空中進(jìn)行，工作環(huán)境受真空室大小限制。
TIG釬焊TIG釬焊是一種比較具有發(fā)展前景的不預(yù)熱焊接方法。TIG焊具有熱量集中、加熱升溫速度快、氬氣可對(duì)近縫區(qū)有一定的冷卻作用及TIG釬焊所特有的”陰極霧化”現(xiàn)象，能破碎和清潔釬縫表面的氧化膜等特性。為保證良好的釬焊接頭(即母材不熔化)，電弧TIG釬焊要求采用較低的熱輸入，故焊接過(guò)程中應(yīng)采用較小的焊接電流。綜上所述TIG釬焊具有高效節(jié)能、釬焊接頭在高溫停留時(shí)間短、熱影響區(qū)較窄、組織與性能變化較小、不用釬劑，無(wú)釬劑腐蝕作用、不需要焊后清洗、釬縫成形美觀、速度快等優(yōu)點(diǎn)。但其接頭強(qiáng)度低、焊縫硬度高、塑性、韌性差。
TIG熔焊(1)氬氣保護(hù)。比較適于薄銅件的焊接。在對(duì)紫銅厚板的焊接中存在許多問(wèn)題①預(yù)熱溫度高，通常需要預(yù)熱至600-700℃才能達(dá)到較好的焊接效果。②厚板的焊接一般都得采用多道焊，焊接過(guò)程應(yīng)連續(xù)進(jìn)行。這樣導(dǎo)致加熱時(shí)間長(zhǎng)，輸入的熱容量大，焊接熱影響區(qū)較大，同時(shí)對(duì)母材組織及性能也有一定影響。③焊縫成形差，易出現(xiàn)熱裂紋，焊件表面氧化嚴(yán)重，焊接接頭變形較大。④由于焊接工程必須在高溫下持續(xù)進(jìn)行，使得工人的工作條件十分惡劣，生產(chǎn)效率低。(2)氦氣保護(hù)氦氣保護(hù)時(shí)的電弧功率較高，對(duì)厚板焊接時(shí)預(yù)熱至300℃就可以達(dá)到較好的焊接效果。但是由于氦氣價(jià)格昂貴，1800元/瓶，約為氬氣的24倍，所以使用氦氣保護(hù)時(shí)焊接成本很高，不利于在生產(chǎn)中推廣。(3)氮?dú)獗Ｗo(hù)因?yàn)榈豌~之間不形成固溶體及化合物，所以從理論上來(lái)講，氮?dú)獗Ｗo(hù)是可以用來(lái)焊接紫銅的。氮?dú)獗Ｗo(hù)時(shí)，電弧的功率很高，在不預(yù)熱時(shí)，就可以焊接紫銅。但是從目前的焊接試驗(yàn)來(lái)看，氮?dú)獗Ｗo(hù)時(shí)，焊縫中出現(xiàn)大量的氣孔和裂紋，使得焊接接頭的強(qiáng)度很低。所以氮?dú)獗Ｗo(hù)的問(wèn)題有待于進(jìn)一步研究。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種可以解決焊接紫銅厚板時(shí)需要預(yù)熱和焊縫易出現(xiàn)氣孔和裂紋問(wèn)題的用于紫銅厚板不預(yù)熱TIG焊接的方法。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的將Ti或Ti合金預(yù)置于焊接坡口內(nèi)，坡口內(nèi)熔敷金屬按質(zhì)量百分比銅占66～99％、鈦或鈦合金占1～34％；采用氬氮混合氣體保護(hù)，普通氮?dú)獗壤?0～85％，高純氮?dú)獗壤?0～85％；采用TIG焊接；焊接時(shí)焊槍采用左右擺動(dòng)前進(jìn)的焊接方式進(jìn)行。
本發(fā)明還可以包括這樣一些特征1、所述的將鈦或鈦合金預(yù)置于焊接坡口處是將鈦或鈦合金剪切成條形預(yù)置于焊接坡口內(nèi)。
2、所述的將鈦或鈦合金預(yù)置于焊接坡口處是將鈦及鈦合金板貼置于坡口內(nèi)。
3、所述的將鈦或鈦合金預(yù)置于焊接坡口處是將鈦或鈦合金噴涂一定厚度于焊接坡口內(nèi)。
4、所述的將鈦或鈦合金預(yù)置于焊接坡口處是將鈦或鈦合金鑲嵌于坡口內(nèi)，嵌裝的鈦或鈦合金為一條或幾條。
5、所述的鈦合金是TA1、TA2、TA3、TA4、TC2、TC3或TiC4中的任何一種。
本發(fā)明是在氬氣保護(hù)TIG焊與氮?dú)獗Ｗo(hù)TIG焊的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，在氬氮混合氣體保護(hù)下實(shí)現(xiàn)紫銅厚板的不預(yù)熱焊接。本發(fā)明解決了焊接紫銅厚板時(shí)需要預(yù)熱和焊縫易出現(xiàn)氣孔和裂紋的問(wèn)題。本發(fā)明在氮?dú)饣旌蠚怏w保護(hù)的過(guò)程中氮被鈦吸收，所以避免了氮?dú)庠诤附又行纬蓺饪椎膯?wèn)題。因?yàn)榈豌~之間不形成固溶體及化合物，而氮?dú)獗Ｗo(hù)時(shí)，電弧的功率很高，所以在不預(yù)熱的情況下采用氮?dú)獗Ｗo(hù)可完成對(duì)紫銅厚板的焊接，氮?dú)庵屑尤脒m量的氬氣混合是為了解決氮?dú)怆娀≡诟吖β蕰r(shí)不穩(wěn)定的問(wèn)題。本發(fā)明的焊接方法在焊接紫銅厚板時(shí)不需要預(yù)熱，同時(shí)消除了焊縫的氣孔和裂紋，它還具有操作簡(jiǎn)單、節(jié)能、高效、成本低(氮?dú)鈨r(jià)格低廉，35元/瓶，約為氦氣的1/50，氬氣的1/2)的特點(diǎn)，有利于在工業(yè)生產(chǎn)中推廣。
應(yīng)用本方法焊接厚板紫銅材料能達(dá)到的性能指標(biāo)為接頭拉伸強(qiáng)度≥80％延伸率≥7％焊接速度1～3mm/s

圖1焊縫底部預(yù)置鈦合金條的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2預(yù)置鈦合金涂層的結(jié)構(gòu)示意3是焊接坡口預(yù)置幾個(gè)鈦合金條的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是焊接方式示意圖。
具體實(shí)施方式
下面舉例對(duì)本發(fā)明作更詳細(xì)的描述1、將Ti或Ti合金2預(yù)置于焊接件1的焊接坡口內(nèi)，坡口內(nèi)熔敷金屬按質(zhì)量百分比銅占66～99％、鈦或鈦合金占1～34％；采用氬氮混合氣體保護(hù)，普通氮?dú)獗壤?0～85％，高純氮?dú)獗壤?0～85％；采用TIG焊接技術(shù)進(jìn)行焊接，焊接時(shí)焊槍4采用左右擺動(dòng)前進(jìn)的焊接方式進(jìn)行，圖4中3為焊絲。將Ti或Ti合金預(yù)置于焊接坡口內(nèi)的方法可以是以下四種方法中的任何一種1、將鈦或鈦合金剪切成條形預(yù)置于焊接坡口內(nèi)；2、將鈦及鈦合金板貼置于坡口內(nèi)；3、將鈦或鈦合金噴涂一定厚度于焊接坡口內(nèi)；4、將鈦或鈦合金鑲嵌于坡口內(nèi)，嵌裝的鈦或鈦合金為一條或幾條。所述的鈦合金是TA1、TA2、TA3、TA4、TC2、TC3或TiC4中的任何一種。
2、將Ti或Ti合金預(yù)置于焊接坡口內(nèi)，坡口內(nèi)熔敷金屬按質(zhì)量百分比銅占80～90％、鈦或鈦合金占10～20％；采用氬氮混合氣體保護(hù)，普通氮?dú)獗壤?0～70％，高純氮?dú)獗壤?0～70％；采用TIG焊接技術(shù)進(jìn)行焊接，焊接時(shí)焊槍采用左右擺動(dòng)前進(jìn)的焊接方式進(jìn)行。將Ti或Ti合金預(yù)置于焊接坡口內(nèi)的方法可以是以下四種方法中的任何一種1、將鈦或鈦合金剪切成條形預(yù)置于焊接坡口內(nèi)；2、將鈦及鈦合金板貼置于坡口內(nèi)；3、將鈦或鈦合金噴涂一定厚度于焊接坡口內(nèi)；4、將鈦或鈦合金鑲嵌于坡口內(nèi)，嵌裝的鈦或鈦合金為一條或幾條。所述的鈦合金是TA1、TA2、TA3、TA4、TC2、TC3或TiC4中的任何一種。
3、將Ti或Ti合金預(yù)置于焊接坡口內(nèi)，坡口內(nèi)熔敷金屬按質(zhì)量百分比銅占80％、鈦或鈦合金占20％；采用氬氮混合氣體保護(hù)，普通氮?dú)獗壤?5％，高純氮?dú)獗壤?5％；采用TIG焊接技術(shù)進(jìn)行焊接，焊接時(shí)焊槍采用左右擺動(dòng)前進(jìn)的焊接方式進(jìn)行。將Ti或Ti合金預(yù)置于焊接坡口內(nèi)的方法可以是以下四種方法中的任何一種1、將鈦或鈦合金剪切成條形預(yù)置于焊接坡口內(nèi)；2、將鈦及鈦合金板貼置于坡口內(nèi)；3、將鈦或鈦合金噴涂一定厚度于焊接坡口內(nèi)；4、將鈦或鈦合金鑲嵌于坡口內(nèi)，嵌裝的鈦或鈦合金為一條或幾條。所述的鈦合金是TA1、TA2、TA3、TA4、TC2、TC3或TiC4中的任何一種。
權(quán)利要求
1.一種用于紫銅厚板不預(yù)熱TIG焊接的方法，其特征是將Ti或Ti合金預(yù)置于焊接坡口內(nèi)，坡口內(nèi)熔敷金屬按質(zhì)量百分比銅占66～99％、鈦或鈦合金占1～34％；采用氬氮混合氣體保護(hù)，普通氮?dú)獗壤?0～85％，高純氮?dú)獗壤?0～85％；采用TIG焊接；焊接時(shí)焊槍采用左右擺動(dòng)前進(jìn)的焊接方式進(jìn)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于紫銅厚板不預(yù)熱TIG焊接的方法，其特征是所述的將鈦或鈦合金預(yù)置于焊接坡口處是將鈦或鈦合金剪切成條形預(yù)置于焊接坡口內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于紫銅厚板不預(yù)熱TIG焊接的方法，其特征是所述的將鈦或鈦合金預(yù)置于焊接坡口處是將鈦及鈦合金板貼置于坡口內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于紫銅厚板不預(yù)熱TIG焊接的方法，其特征是所述的將鈦或鈦合金預(yù)置于焊接坡口處是將鈦或鈦合金噴涂一定厚度于焊接坡口內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于紫銅厚板不預(yù)熱TIG焊接的方法，其特征是所述的將鈦或鈦合金預(yù)置于焊接坡口處是將鈦或鈦合金鑲嵌于坡口內(nèi)，嵌裝的鈦或鈦合金為一條或幾條。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任何一項(xiàng)所述的一種用于紫銅厚板不預(yù)熱TIG焊接的方法，其特征是所述的鈦合金是TA1、TA2、TA3、TA4、TC2、TC3或TiC4中的任何一種。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種用于紫銅厚板不預(yù)熱TIG焊接的方法。將Ti或Ti合金預(yù)置于焊接坡口內(nèi)坡口內(nèi)，熔敷金屬按質(zhì)量百分比銅占66～99％、鈦或鈦合金占1～34％；采用氬氮混合氣體保護(hù)，普通氮?dú)獗壤?0～85％，高純氮?dú)獗壤?0～85％；采用TIG焊接；焊接時(shí)焊槍采用左右擺動(dòng)前進(jìn)的焊接方式進(jìn)行。本發(fā)明的焊接方法在焊接紫銅厚板時(shí)不需要預(yù)熱，同時(shí)消除了焊縫的氣孔和裂紋，它還具有操作簡(jiǎn)單、節(jié)能、高效、成本低的特點(diǎn)，有利于在工業(yè)生產(chǎn)中推廣。
文檔編號(hào)B23K9/235GK1857846SQ20061001009
公開(kāi)日2006年11月8日 申請(qǐng)日期2006年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月31日
發(fā)明者李光民, 韓仁通, 閆久春, 劉殿寶, 于漢臣, 陳力, 李春峰 申請(qǐng)人:渤海船舶重工有限責(zé)任公司