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焊条电弧焊在T2纯铜焊接上的应用及其防变形措施中国十九冶高级技工学校王金库摘要：本文介绍了焊条电弧焊在T2纯铜焊接工艺过程，针对T2纯铜物理、化学性能特点，编制焊接工艺，选择合理的焊接工艺方法与合理的工艺参数，对易出现构件变形的工序中，采取了有效的防范方法和措施。使得焊条电弧焊在T2纯铜焊接获得成功。关键词：T2纯铜焊接控制变形中图分类号：K826文献标识码：A一、前言：铜及铜合金通常具有优良的导电性能、导热性能和在某种介质中优良的抗腐蚀性能，因而在电气、化工、制造、动力及交通等工业部门都得到广泛的应用。铜及铜合金的焊接是机器制造业中常要解决的问题，原焊接一般采用气焊焊接较多，现就焊条电弧焊用于铜焊接进行应用上的研究。二、焊接性分析焊条电弧焊被广泛的应用于碳钢及合金钢的焊接中，在铜及铜合金的焊接上应用较少，本文以翻砂铝锌耐磨合金散热紫铜板为例介绍焊条电弧焊在T2纯铜焊接上的应用。翻砂铝锌耐磨合金散热紫铜板属T2纯铜材料，构件材料规格是（12×800×1200㎜），三块对接，该件用途于浇铸铝锌耐磨合金件的散热作用，根据技术要求是：焊缝质量达到Ⅱ级,且不渗漏,防止变形。1、焊接T2铜易出现的问题（1）焊接紫铜时，如采用焊接规范不当，填充金属与母材也不能很好的熔合，产生未熔合缺陷。（2）焊接工件焊后变形量较大。（3）在焊缝及熔合区易产生大量的气孔。（4）在焊缝或热影响区中易产生裂纹。（5）焊接接头的机械性能一般低于母材，塑性和韧性降低更为显著。2、T2紫铜板的性能T2紫铜板的化学成分、机械性能、物理性能见表1、表2、表3表1化学成分牌号代号主要化学成分（%）杂质总合不大于（%）铜不少于磷不大于二号铜T299.900.1表2机械性能材料状态抗拉强度Rm(MPa)A（%）Akv(J)软物理性能导热系数（W/m·K）熔点（℃）线膨胀系数(10-6K-1)收缩率（%）20℃3..13、焊接性分析根据T2紫铜的化学成分，物理性能和机械性能得知，T2紫铜材料的导热性较好，根据被焊工件是由三块（12×800×1200）拼接面积大及焊缝长度长，如采用一般小紫铜的预热温度，则很难满足焊件所需的焊接预热温度，其一，焊件的面积较大，导热性更强，其二，焊件散失的热量就更多，这样就很难使母材于填充金属熔合，所以必须采用较大热源，高的预热温度。T2紫铜在高温强度下，塑性韧性降低，该材料的收缩率较大，根据该件的板厚和焊缝长度，焊缝的收缩量也相应随之增加，其变形量则相应增大。T2紫铜产生的气孔是由氢引起的，氢在铜中的溶解度如图1所示，氢在铜中的溶解度随温度下降而降低。由液态转为固态时（1083℃），氢的溶解度有剧变，而后随温度降低，氢在固体铜中的溶解度继续下降，由于铜焊缝金属的导热性能良好，熔池的结晶速度很快，溶解在焊缝金属中的氢气来不及逸出而形成氢气孔。图1氢在铜中的溶解度和温度的关系氧是铜中经常存在的杂质，铜在熔化状态时较易氧化，而生成Cu2O，Cu2O能与Cu形成（Cu2O＋Cu）的低熔点共晶，其共晶温度为1065℃，低于铜的熔点（1083℃），使焊缝容易产生热裂纹。三、焊接方法及材料的选择1、焊接设备选用结合现有设备的实际情况，焊接设备选用WS7-400焊机。T2紫铜的壁厚为12mm，为了保证焊透，采用焊条电弧焊多道焊的方法焊接。2、焊条的选择由于铜易于氧化而生成Cu2O使焊缝易出现热裂纹及气孔，故必须在焊接材料中加入一定量的脱氧剂。焊条电弧焊时可采用“铜107”的纯铜电焊条，其焊芯为纯铜，药皮中含有钛铁、铝铁、锰铁、硅铁等脱氧物质。四、焊接准备1、根据该件板厚须开V形坡口60°，双面焊接。采用刨边机加工，用锉刀清除被焊件表面污物，露出金属光泽。2、根据被焊工件自作一固定胎夹具，将其所焊构件固定利用本单位现有设备地炉将整个工件进行预热，减少焊件的变形量。3、根据T2材料选择与母材相近的焊接材料及抗裂性好的焊条（铜107牌号），对焊条在焊前应在烤箱内进行2小时烘烤，温度保持250℃－300℃，以防止氢的侵入。4、焊接环境当施焊环境出现下列一种情况时，应采取有效防护措施，否则不能焊接。（1）手工焊时风速大于10m/s（风速过大易引起熔滴飞溅，熔滴过渡受到影响），应采取防风措施；（2）相对湿度大于90%（湿度大，H20的含量过高，在焊接的高温情况下会发生H20=2[H]+[O]反应，产生H2气孔和CO气孔）；五、焊接工艺及操作针对T2紫铜的导热性强，应采用较强的热源，根据该种材料的热胀冷缩性大，高温时强度及塑性低的特性，采用焊前预热，适当的焊接次序及焊后锤击等工艺措施，以减小应力，防止变形，还应解决铜的氧化和氢的溶解问题，解决氢的来源，这样才能满足焊缝要求。1、焊前预热，在地炉上将固定工件进行整体预
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