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黄铜的焊接工艺

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1、黄铜的焊接性   黄铜是铜锌合金,由于锌的沸点较低,仅为907℃,故焊接过程中极容易蒸发,这一点成为黄铜焊接的最大问题。在焊接高温作用下,焊条电弧焊时锌的蒸发量高达40%,锌的大量蒸发,导致焊接接头的力学性能和耐蚀性能下降,还使之对应力腐蚀的敏感性增大。蒸发的锌在空气中立即被氧化成氧化锌,形成白色的烟雾,给操作带来很大困难,而且影响焊工身体健康,因此,焊接黄铜的场所,应加强通风等防护措施。黄铜的焊接性不良,焊接时会产生气孔、裂纹、锌的蒸发和氧化等问题。为了解决这些问题,在焊接时常用含硅的焊丝,因为硅在熔池表面会形成一层致密的氧化硅薄膜,阻碍锌的蒸发和氧化,并防止氢的入侵。焊后可经470~560℃的退火处理,以消除应力防止“自裂”现象。

2、黄铜的焊接方法   生产中常用的焊接黄铜的方法是焊条电弧焊和氩弧焊等,其工艺要点如下:

(1)  焊条电弧焊  焊条采用青铜芯焊条,如ECuSn-B(T227)、ECuAl-C(T237)。补焊要求不高的黄铜铸件可采用纯铜芯焊条,如ECu(T107)。电源采用直流正接,V型坡口角度不应小于60°~70°。板厚超过14mm时,焊前焊件表面应仔细清理,清除一切会产生氢气的油类杂质。

操作时应当用短弧焊接,焊条不做横向和前后摆动,只沿焊缝的直线移动。焊接速度要快,不应低于0.2~0.3m/min。多层焊时,层与层之间的氧化膜及渣应清除干净。黄铜的铜液流动性大,故溶池最好处于水平位置,若溶池必须倾斜,则倾角不应大于15°

(2)  氩弧焊  手工钨极氩弧焊时,焊丝采用锡黄铜焊丝HSCuZ-1(HS221)、铁黄铜焊丝HSCuZn-2(HS222)、硅黄铜焊丝HSCuZn-4(HS224)。这些焊丝含锌较高,焊接时烟雾较大。亦可用青铜焊丝HSCuSi(HS211)、HSCuSn(HS212)。手工钨极氩弧焊焊接黄铜的焊接参数见表。

                    手工钨极氩弧焊焊接黄铜的焊接参数

材料 板厚/mm 坡口形式 钨极直径/mm 电源种类及极性 焊接电流/A 氩气流量/(L/min) 预热温度/℃

普通黄铜 1.2 端接 3.2 直流正接 185 7

锡黄铜 2 V型 3.2 直流正接 180 7

由于锌的蒸发破坏氩气的保护效果,所以焊接黄铜时应选用较大的喷嘴孔径和氩气流量。焊前一般不预热,只有焊接厚度大于10mm的接头和焊接边缘厚度相差比较大的接头时才需预热,后者只预热焊件边缘较厚的部分。

  电源可采用直流正接,也可以采用交流。用交流电源焊接时,锌的蒸发量较小。焊接参数宜采用较大的焊接电流和较快的焊接速度。厚16~20mm黄铜板的焊接参数为:焊接电流260~300A,钨极直径5mm,焊丝直径3.5~4.0mm,喷嘴孔径14~16mm,氩气流量20~25L/min。

  为了减少锌的蒸发,操作时可将填充焊丝与焊件“短接”,在填充焊丝上引弧和保持电弧,尽可能避免电弧直接作用到母材上,母材主要靠熔池金属的传热来加热熔化。焊接时,应尽可能进行单层焊,板厚小于5mm的接头,最好能一次焊完。

  焊后焊件应加热到300~400℃进行退火处理,消除焊接应力,以防止黄铜构件在使用时破裂。

黄铜气焊的工艺要求

黄铜气焊的工艺要求大多与气焊纯铜类同。黄铜的主要合金元素锌在420℃时熔化,在906℃时气化蒸发。所以,防止锌的氧化烧损,

不至于造成力学性能和抗蚀性下降,是气焊黄铜的突出问题。

1) 为防止锌的氧化与蒸发,采用含硅的焊丝,硅氧化为SiO2,致密的SiO2表膜在熔池表面,阻止熔池内锌的氧化与蒸发,

并能防止氢的溶入。同时焊丝中还应含有Fe、Sn等元素,这些元素均能进一步防止锌的氧化与蒸发。

常用的焊丝有HS221、HS222、HS223、HS224。

2)采用极微弱的氧化焰。

3)黄铜导热性比纯铜差,所以,薄件焊前可不预热,厚度大于6mm时预热300~400℃,厚度在15mm以上时预热550℃。

4)气焊黄铜时可不用垫板。采用对接接头,坡口形式与尺寸见表7。

表7 气焊黄铜的坡口形式与尺寸

板厚/mm 坡口形式 坡口角度/(°) 间隙/mm 钝边/mm 卷边高度/mm

<2 1~2

1~3 1~2

3~6 3~4

6~15 70~90 2~4 1.5~3

15~25 70~90 2~4 2~4

5)采用左向焊,焰芯距熔池5~10mm。焊丝与焊件接触,减少锌的蒸发。

6)焊后进行350~450℃消除应力退火处理。

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