龙光武
摘要:随着经济和科学技 术的不断发展，机械制造业对零部件的性能提出更高的要求。而企业往往追求的是在保证产品质量和生产效率的前提下，追求效益。因此异种金属材料的应用,逐渐受到人们的重视。异种金属材料焊接已渗透到各个行业,如石油化工、汽车制造、航空航天、船舶等领域。在机械制造业中,钢和铜的复合零部件的应用,能充分发挥各自性能上的优点,并且可降低生产成本,因此具有较好的应用前景。铜合金和钢都是生产中常用的材料,铜合金由于其优异的导电导热性能而在工业生产中得到了广泛的应用,但是为了节约成本,生产中常常只是在关键部位采用铜合金,而其他部位则采用价格相对低廉的钢材料。如航空发动机柱塞泵柱塞采用锡青铜与合金钢异种金属连接而成"。铜合金和钢连接，可以充分利用钢的强度和铜的高导电、高热导的特性,也可以降低成本。所以,铜合金与钢之间的焊接显得尤为重要。
关键词:紫铜;低碳钢;异种材料;钎焊
引言
本课题的研究,就是为了充分利用钢(Q235)和铜(T2 )这两种材料在物理性能、化学性能以及力学性能等方面的优点，实现紫铜与低碳钢的焊接,从而形成重要的异种金属复合构件。异种金属材料复合构件的最大特点是能够充分发挥各自性能优点，大大节省贵重金属材料,又可使得构件满足基本使用性能.从而降低生产成本。而焊接是能够实现异种金属零部件,连接成一个整体部件的最好的方法,所以异种金属材料焊接质量的好坏，就显得尤为重要。
1铜钢焊接性分析
铜与钢焊接的主要问题是铜与钢的熔点、导热性和力学性能有很大差异,焊接时加热温度难以控制均匀,容易在焊接接头处产生应力集中，导致各种焊接裂纹。在焊接过程中，如果工件表面清理不干净或保护不良,容易形成大量气孔”。铜与钢以及铜合金与钢的异种材料多采用熔焊进行焊接。但往往由于两种异种材料之间物理性能化学成分差别较大,在熔焊时非常容易导致焊接接头部位的金相组织不均匀、不稳定，或者生成其它的金属间化合物,使焊接效果达不到性能要求,所以需严格控制焊接参数,如焊接速度焊接电流等工艺参数来保证焊接质量”。
目前，钎焊技术是铜与钢异种材料焊接采用较为普遍的办法,本文针对铜与钢的焊接,选用的是高频感应钎焊进行研究，钎料为银铜钎料303,牌号为HLAgCu30-25 ,钎剂为102。与其它钎焊方法相比.感应钎焊具有加热速度快,易于实现局部加热，可实现热量集中,温度易控制,易于实现自动化,而这些特点也使感应加热更符合目前社会市场的快速,敏捷.低成本的市场要求。为保证较好的钎焊接头,必须保证钎料分布的均匀性及熔化的同时性。而热量的产生、不同部位的钎料所得热量、相应温度场的分布等都与高频感应器以及工件的匹配有关。铜钢钎焊的结果对异种材料焊接接头质量及成形有着重要意义。
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2钎焊焊接过程
铜钢高频钎焊时,为保证焊接质量,焊前需对焊件及钎料进行焊前清理工作,要求钎料和母材表面无残留水分、油污、氧化皮等。可用汽油、丙酮等有机溶剂清洗焊件与钎料表面,以达到清除油污和灰尘的目的。也可按照焊接生产工艺指导书中规定的其他方法,进行清理。为防止腐蚀,焊后对钎剂要及时进行清洗采用XG-25A新型高频感应加热设备,焊接参数为:感应线圈输出电流为500A,钎缝间隙0.15mm,保温时间3s ,可得到良好的焊缝质量。
3焊后分析
钎焊采用搭接接头，而接头间隙对焊接质量的影响非常明显,在焊接过程中保证接头间隙均匀.并且使得间隙内部金属表面粗糙度、清洁度一致,则受热熔化的液态钎剂或液态钎料在间隙内部的填缝过程中速度-致,填缝均匀整齐,焊接效果好。而实际焊接时,由于间隙内部的金属表面往往达不到绝对平齐,清洁度难以保证一致, 因此为了弥补缺陷的产生或者减少缺陷,可以调节感应线圈的输出电流、改变钎缝间隙等工艺措施来改善焊缝成形。对焊接接头进行金相显微分析,选用的金相腐蚀液为硝酸、三氯化铁和38的硝酸酒精溶液。采用数码金相显微仪(XJP-6A)把焊接件放大400倍,得到金相组织图。最终得出此工艺参数如下，高频感应钎焊铜和钢焊接接头组织缺陷较少，焊接效果最佳"。
4结语
综上所述,紫铜与低碳钢的物理性能和化学成分差异很大,紫铜与低碳钢焊接时，若采用常规的熔焊方法时，易产生热应力,使焊缝发生断裂。1.经此次工程实践表明，异种金属的焊接宜采用氩弧焊，焊前应将母材及熔焊金属进行认真的清理，如有可能最好使用化学清理的方法，且清理至使用过程的时间不宜过长。2.对于两种物理性能差异较大的金属焊接，必须进行预热处理，预热的温度以热导性较大的一方为准， 但两者施焊时的温差不宜过大。3.实际施焊时，应尽量采用平焊，管件焊接宜选2点方位焊接，焊枪应稍偏向热导性较大一方，短弧焊。同时合金元素烧损严重、易蒸发,且在焊缝中能够产生锡、铅等元素的偏析。但采用钎焊,不会出现熔焊时易产生的裂纹、气孔和偏析等缺陷问题。但钎焊时易降低接头的抗腐蚀性能, ,接头强度降低,且使用范围受到一定限制。但只要执行合理的钎焊工艺，熟练掌握钎焊操作技能,仍能获得满意的紫铜与低碳钢钎焊接头。
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