摘要: 紫銅的焊接性分析表明紫銅熔焊時易產(chǎn)生裂紋、未焊透和氣孔等問題，而紫銅釬焊可避免這些問題的產(chǎn)生，進(jìn)而介紹紫銅管的火焰釬焊工藝。

關(guān)鍵詞: 紫銅; 釬焊; 熔焊; 火焰釬焊工藝

中圖分類號:TG4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

前言

紫銅質(zhì)地堅硬，導(dǎo)熱性好，不易腐蝕，且耐高溫、高壓，由于紫銅管的這些性能特點，使其可在多種環(huán)境中使用: 如換熱設(shè)備( 冷凝器等) 的制造、制氧設(shè)備中的低溫管路; 潤滑系統(tǒng)、油壓系統(tǒng)等輸送有壓力的液體; 由于紫銅管的耐腐蝕性好、質(zhì)地堅硬，也使其成為現(xiàn)代承包商在商品住宅的自來水管道、供熱、制冷管道安裝的***，過去住宅中多用鍍鋅鋼管，極易銹蝕，使用時間不長就會出現(xiàn)自來水發(fā)黃、水流變小等問題。還有些材料在高溫下強度會迅速降低，使其在用于熱水管時會產(chǎn)生不安全隱患，而銅的熔點高達(dá) 1 083 ℃，使其應(yīng)用于熱水系統(tǒng)時安全可靠。由于紫銅管應(yīng)用的日益廣泛，使紫銅管的焊接工藝及焊接質(zhì)量越來越受到人們的重視。本文主要介紹紫銅管的火焰釬焊工藝。

1.紫銅熔焊時易產(chǎn)生的問題

紫銅焊接時可以采用的焊接方法通常有焊條電弧焊、氣焊、惰性氣體保護焊等熔焊方法。由于紫銅本身的熱物理性能特點，使得它在進(jìn)行熔焊時，易產(chǎn)生以下問題。

1． 1 易形成未焊透

紫銅的熔點( 1 083 ℃) 雖然比鋼低得多，但由于其熱導(dǎo)率高，焊接時大量的熱被散失了，所以紫銅焊接時難以熔化，易形成未焊透。

1． 2 易產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力及變形

為了保證焊透，需采用大的熱輸入，同時需要進(jìn)行充分的預(yù)熱，又由于紫銅的線膨脹系數(shù)大，所以焊接時易產(chǎn)生較大的變形。為了防止變形，需要增大結(jié)構(gòu)的剛性，這樣就必然在工件中產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力。

1． 3 易形成焊接裂紋

紫銅雖然沒有固液共存的溫度區(qū)間，但由于焊接過程中產(chǎn)生了較大的焊接應(yīng)力，同時由于采用大的熱輸入，易造成焊接接頭形成粗大的柱狀晶; 另外，由于鉛、鉍等雜質(zhì)的存在，會在晶間形成低熔點的共晶體，而造成熱裂紋的形成。

1． 4 易形成氣孔

由于銅的熱導(dǎo)率大，使焊縫結(jié)晶速度比較快，高溫時熔入到熔池中的大量的氫來不及析出，就會在焊縫中形成氫氣孔。此外，銅在高溫下，會被氧化，生成 Cu2O，Cu2O 會與溶解在液態(tài)銅中的氫發(fā)生反應(yīng):

Cu2O + 2H = 2Cu + H2O↑

由于水蒸氣不溶于銅，熔池的結(jié)晶速度又快，當(dāng)水蒸氣來不及逸出時就會形成反應(yīng)氣孔，所以含氧銅的氣孔敏感性比無氧銅大。因此，紫銅進(jìn)行熔焊時，易產(chǎn)生未焊透、變形、裂紋和氣孔等問題。

2 .釬焊

釬焊是采用比母材熔點低的金屬材料作為釬料，將焊件和釬料加熱到高于釬料的熔點而低于母材熔點的溫度，利用液態(tài)釬料潤濕母材，填充接頭間隙并與母材相互擴散，從而實現(xiàn)連接焊件的焊接方法。釬焊與熔焊相比，釬焊時母材是不熔化的，這就減少了母材熱導(dǎo)率大對焊接質(zhì)量的影響，防止了未焊透的形成，并能減少產(chǎn)生氣孔和裂紋的傾向，保證焊縫性能。又由于在焊接過程中，母材不熔化，所以母材的組織、結(jié)構(gòu)性質(zhì)幾乎不發(fā)生變化，從而可以保證母材原有的使用性能。

3.紫銅管的釬焊工藝

3． 1 釬料的選擇

釬料選用絲狀或棒狀( Ф3． 0 ～ Ф5． 0 mm) 的BCu60Zn Sn － R ( 絲 221 ) ，化學(xué)成分見表 1。絲 221的熔化溫度為 890 ～ 905 ℃。

3． 2 釬劑的選用

釬劑選用 FB101，其成分見表 2。其主要成分為硼酸和氟硼酸鉀，其熔化溫度為 550 ～ 850 ℃。

3． 3 接頭形式

接頭形式為插入式，如圖 1 所示。

3． 4 焊前清理

修正管口邊緣，并去除毛刺，管口不應(yīng)有裂紋、破裂或其它缺陷。且在裝配前需將紫銅管插入接頭部分的表面及與其連接部分的表面進(jìn)行清理，用鋼絲刷或砂紙清除氧化物，用丙酮等有機溶劑清除油污.

3． 5 定位焊

裝配后，采用定位焊將其固定，定位焊縫的數(shù)量、尺寸和高度如表 3 所示。定位焊的次序為沿圓周上下左右對稱均勻分布，在釬焊過程中，應(yīng)將定位焊縫熔入到焊縫中。

3． 6 焊 接

釬焊應(yīng)盡可能采用俯焊位置，以保證進(jìn)行連續(xù)焊接。根據(jù)銅管接頭的大小選擇合適的焊槍

。釬焊火焰應(yīng)采用中性焰，因為氧化焰含氧量高，會使銅氧化，而引起裂紋; 碳化焰中含有游離狀的氫，會導(dǎo)致氣孔。在給管子加熱時，火焰應(yīng)與受熱面垂直，并均勻加熱被焊銅管接頭，盡可能快速將母材加熱，當(dāng)溫度在 650 ～ 750 ℃時送入釬料，一般加熱釬料下部，使熔化的釬料填充進(jìn)間隙中。當(dāng)釬料全部熔化時應(yīng)立即停止加熱，避免銅管接頭的溫度過高，加熱時間過長。在釬焊過程中，釬縫及釬料均應(yīng)處于火焰的保護之下。釬縫焊后自然冷卻，注意釬縫凝固前不得搬動工件。

由于采用的 FB101 釬劑中含有氟化物，具有一定的腐蝕作用，而且焊渣的存在也會妨礙釬縫的檢查，所以釬縫冷卻后，應(yīng)使用熱水或濕布對釬縫及周圍進(jìn)行擦試，清除焊渣，保證接頭的耐腐蝕性及焊后檢查的可靠性。

4 .釬焊質(zhì)量

焊后檢查釬縫質(zhì)量，焊縫表面無裂紋、氣孔、未熔合等缺陷，而且焊縫表面成形美觀。對釬焊接頭進(jìn)行力學(xué)性能試驗，其抗拉強度不低于母材。

5. 結(jié)語

紫銅管進(jìn)行火焰釬焊，可以有效防止熔焊時易形成的氣孔、裂紋及未焊透等缺陷，采用 BCu60Zn Sn－ R 釬料和 FB101 釬劑組合焊接紫銅管可以獲得令人滿意的焊接質(zhì)量。

來源：中國知網(wǎng)   作者：趙麗玲