專利名稱：一種用于不需預熱焊接紫銅厚板的復合焊絲及其焊接方法
技術領域：
本發明涉及焊接厚銅板的焊料及其焊接方法。
背景技術：
銅及銅合金的用途僅次于鋼鐵和鋁。由于紫銅導熱系數高，為391W/mK，是鋁的1.5倍，焊接過程中熱量迅速從焊接區散發。特別是對紫銅厚板進行焊接時，不但熔池形成困難，而且在焊縫冷卻結晶的過程中易出現熱裂紋。在對厚壁紫銅件焊接時存在下列問題1、預熱溫度高(600～700℃)、且焊接過程應連續進行、加熱時間長，輸入的熱容量大，焊接熱影響區較大、組織及性能變化較大、工人的工作條件十分艱苦；2、氣焊的保護效果不好。空氣中的還原性氣氛侵入焊縫，銅中氧化物被還原，形成1066℃的低熔點共晶體(Cu+Cu2O)分布于晶界，會導致熱裂紋的發生；3、焊縫成型差、易變形、易出現氣孔、未熔合、裂紋等缺陷。手工電弧焊在紫銅焊接的過程中有如下問題1、焊接工藝復雜焊前預熱(500～600℃)溫度高，并且要保證焊接過程的連續進行。這樣焊接區域高溫停留時間長，輸入熱容量大，工人的工作環境條件十分艱苦，同時熱影響區范圍大、組織及焊縫性能變化較大；2、合金元素蒸發嚴重，焊縫含氫、氧量高，鋅蒸發嚴重，容易出現氣孔、裂紋等缺陷；3、焊接質量不穩定，焊縫成型差，焊縫強度低。MIG焊在焊接厚壁紫銅時需要預熱600～700℃，對氧元素很敏感，在焊接脫氧不足的銅時，焊縫的裂紋和氣孔較多，且強度較低。TIG釬焊的接頭強度低、焊縫硬度高、塑性、韌性差。TIG熔焊一、氬氣保護在對紫銅厚板的焊接中存在下列問題1、預熱溫度高，通常需要預熱至600-700℃才能達到較好的焊接效果；2、厚板的焊接一般都得采用多道焊，焊接過程應連續進行，導致加熱時間長，輸入的熱容量大，焊接熱影響區較大，同時對母材組織及性能也有一定影響；3、焊縫成形差，易出現熱裂紋，焊件表面氧化嚴重，焊接接頭變形較大；4、由于焊接工程必須在高溫下持續進行，使得工人的工作環境十分惡劣，生產效率低；二、氦氣保護氦氣保護時的電弧功率較高，對厚板焊接時預熱至300℃就可以達到較好的焊接效果。但是由于氦氣價格1800元/瓶，約為氬氣的24倍，所以使用氦氣保護時焊接成本高；三、氮氣保護因為氮和銅之間不形成固溶體及化合物，所以從理論上講，氮氣保護是可以用來焊接紫銅的。氮氣保護時，電弧的功率很高，在不預熱時，就可以焊接紫銅。但是從目前的焊接試驗來看，氮氣保護時，焊縫中會出現大量的氣孔和裂紋，使得焊縫的強度降低。
發明內容
本發明的目的是為了解決焊接紫銅厚板時需要預熱和焊縫易出現氣孔和裂紋的問題，提供了一種用于不需預熱焊接紫銅厚板的復合焊絲及其焊接方法，解決上述問題的技術方案如下本發明用于不需預熱焊接紫銅厚板的復合焊絲由元素銅和鈦組成，按質量百分比紫銅占66～99％、鈦占1～34％，復合焊絲由上述的兩種材料中的一種包裹另一種形成。
用于不需預熱焊接紫銅厚板的方法，該方法采用下列步驟A、將要焊接的紫銅厚板3對接；B、在紫銅厚板3對接部填充復合焊絲4；C、采用氮氬混合氣體保護；D、焊接時焊槍5采用擺動前進的焊接方式進行。
本發明的復合焊絲及其焊接方法，在焊接紫銅厚板3時不需要預熱，同時消除了焊縫的氣孔和裂紋，它還具有操作簡單、節能、高效、成本低(氮氣價格低廉，35元/瓶，約為氦氣的1/50，氬氣的1/2)的特點，有利于在工業生產中推廣。
圖1是復合焊絲的主視圖，圖2是圖1的A-A剖示圖，圖3是本發明焊接方法的示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一本實施方式的用于不需預熱焊接紫銅厚板的復合焊絲由元素銅和鈦組成，按質量百分比紫銅占66～99％、鈦占1～34％，復合焊絲由上述的兩種材料中的一種包裹另一種形成。
具體實施方式
二本實施方式的(如圖2)用于不需預熱焊接紫銅厚板的復合焊絲由紫銅外層1和鈦芯2形成，按質量百分比紫銅占99％、鈦占1％。圖2所示的紫銅外層1和鈦芯2可以互換位置。
具體實施方式
三本實施方式的用于不需預熱焊接紫銅厚板焊接的復合焊絲由紫銅外層1和鈦芯2形成，按質量百分比紫銅占75％、鈦占25％。
具體實施方式
四本實施方式的用于不需預熱焊接紫銅厚板的復合焊絲由紫銅內芯和鈦外層形成，按質量百分比紫銅占66％、鈦占34％。
具體實施方式
五本實施方式用于不需預熱焊接紫銅厚板的方法，該方法采用下列步驟A、將要進行焊接的紫銅厚板3對接；B、在紫銅厚板3的對接部填充復合焊絲4；C、采用氮氬混合氣體保護，氮氬氣的體積比為，氮氣占25～99％，氬氣占1～75％。因為氮和銅之間不形成固溶體及化合物，而氮氣保護時，電弧的功率很高，所以，在不預熱的情況下采用氮氣體保護可完成對紫銅厚板的焊接，氮氣中加入適量的氬氣混合是為了解決氮氣電弧在高功率時不穩定的問題。本發明的復合焊絲在氮氬混合氣體保護的過程中氮被復合焊絲中的鈦吸收，所以避免了氮氣在焊接中易出現氣孔和裂紋的問題；D、焊接時焊槍5采用前后擺動前進的焊接方式進行，焊接的效果更佳(見圖3)。
采用不需預熱焊接紫銅厚板的復合焊絲及其焊接方法焊接的紫銅厚板3，焊接后的性能指標為接頭拉伸強度≥80％；延伸率≥20％；焊接速度1～6mm/s。
權利要求
1.用于不需預熱焊接紫銅厚板的復合焊絲，其特征在于它由元素銅和鈦組成，按質量百分比紫銅占66～99％、鈦占1～34％，復合焊絲由上述的兩種材料中的一種包裹另一種形成。
2.根據權利要求1所述的用于不需預熱焊接紫銅厚板的復合焊絲，其特征在于復合焊絲的外層由紫銅，內芯為鈦形成。
3.根據權利要求1所述的用于不需預熱焊接紫銅厚板的復合焊絲，其特征在于復合焊絲的外層由鈦，內芯為紫銅形成。
4.根據權利要求1所述的用于不需預熱焊接紫銅厚板的復合焊絲，其特征在于按質量百分比紫銅占99％、鈦占1％。
5.根據權利要求1所述的用于不需預熱焊接紫銅厚板的復合焊絲，其特征在于按質量百分比紫銅占75％、鈦占25％。
6.根據權利要求1所述的用于不需預熱焊接紫銅厚板的復合焊絲，其特征在于按質量百分比紫銅占66％、鈦占34％。
7.用于不需預熱焊接紫銅厚板的方法，其特征在于該方法采用下列步驟A、將要焊接的紫銅厚板(3)對接；B、采用氮氬混合氣體保護；C、在紫銅厚板(3)的對接部填充復合焊絲(4)；D、焊接時焊槍(5)采用擺動前進的焊接方式進行。
8.根據權利要求7所述的用于不需預熱焊接紫銅厚板的方法，其特征在于氮氬混合氣體的體積比為，氮氣占25～99％、氬氣占1～75％。
全文摘要
一種用于不需預熱焊接紫銅厚板的復合焊絲及其焊接方法，它涉及焊接厚銅板的焊料及其焊接方法，解決了焊接紫銅厚板需要預熱和焊縫易出現氣孔和裂紋的問題。用于不需預熱焊接紫銅厚板的復合焊絲由元素銅和鈦組成，按質量百分比紫銅占66～99％、鈦占1～34％，復合焊絲由上述的兩種材料中的一種包裹另一種形成。用于不需預熱焊接紫銅厚板的方法步驟如下A.將要焊接的紫銅厚板3對接；B.采用氮氬混合氣體保護；C.在紫銅厚板3的對接部填充復合焊絲4；D.焊接時焊槍采用擺動的方式進行。本發明的復合焊絲及其焊接方法，在焊接紫銅厚板時不需要預熱，同時消除了焊縫的氣孔和裂紋，它還具有操作簡單、節能、高效、成本低的特點。
文檔編號B23K35/30GK1709633SQ20051001016
公開日2005年12月21日 申請日期2005年7月8日 優先權日2005年7月8日
發明者閆久春, 崔西會, 于漢臣, 許志武, 楊士勤 申請人:哈爾濱工業大學