焊接方法的分類與紫銅常用的焊接方法

2020-12-04 過路先生

一 焊接方法的分類

隨著生產和科學技術的不斷發展,目前金屬焊接方法的種類很多,如果按照焊接過程的特點區分,可以歸納為三大類.:(分類族系法) 熔焊、壓焊、釺焊 。

1)熔焊——定義: 在不是施加壓力的情況下,將待焊處的母材金屬熔化以形成焊縫的焊接方法稱為熔焊。電弧焊:熔化極 熔化極(焊條電弧焊、埋弧焊、熔化極氣體保護焊、螺熔化極 柱焊) 非熔化極(鎢極氬弧焊、等離子弧焊、碳弧焊、原子氫 非熔化極焊、氣焊、氧氫、氧乙炔、空氣乙炔、鋁熱焊、電渣焊、電子束焊、 雷射焊)。這一類焊接方法的共同特點是,利用局部熱源將焊件的接合處及填充金屬材料(有時不用填充金屬材料)熔化,不加壓力而互相熔合,冷卻凝固後而形成牢固的接頭.電弧焊、電渣焊都屬於這一類。

2)壓焊——定義:焊接過程中,必須對焊件施加壓力(加熱或不加熱),以完 成焊接的方法稱為壓焊。 電阻焊(點焊、縫焊、凸焊、對焊、高頻焊);冷壓焊 (超聲波焊、爆炸焊、鍛焊、擴散焊、摩擦焊、氣壓焊)。這一類焊接方法的共同特點是,焊件不論加熱與否均施加一定壓力,使兩結合面緊密接觸產生結合作用,從而使兩焊件連接在一起,接觸焊與摩擦焊等都屬於這一類.。

3)釺焊——定義:採用比母材熔點低的金屬材料作釺料,將焊件和釺料加熱到高於釺料熔點,低於母材熔化溫度,利用液態釺料潤溼母材, 填充接頭間隙並與母材相互擴散實現連接焊件的焊接方法稱為釺焊 (火焰、感應、爐中、浸漬、電子束、紅外線等)。釺焊與熔焊相似,卻有著本質的區別,它是採用比母材熔點低的金屬材料作釺料,將焊件和釺料加熱到高於釺料熔點卻低於母材熔點的溫度,利用液態釺料潤溼母材,填充接頭間隙並與母材相互擴散實現連接焊件的方法。

二 紫銅的焊接方法

1.常用焊接方法

焊接紫銅的方法有氣焊、手工碳弧焊、手工電弧焊和手工氬弧焊等方法,大型結構也可採用自動焊。

(1)紫銅的氣焊焊接

紫銅最常用的是對接接頭,搭接接頭和丁字接頭儘量少採用。氣焊可採用兩種焊絲,一種是含有脫氧元素的焊絲,如絲201、202;另一種是一般的紫銅絲和母材的切條,採用氣劑301作助熔劑,氣焊紫銅時應採用中性焰。

(2)紫銅的手工電弧焊。

焊件厚度大於4毫米時,焊前必須預熱,預熱溫度一般在400-500℃左右。用銅107焊條焊接,電源應採用直流反接。焊接時應當用短弧,焊條不宜作橫向擺動。焊條作往復的直線運動,可以改善焊縫的成形,長焊縫應採用逐步退焊法,焊接速度應儘量快些。

多層焊時,必須徹底清除層間的熔渣。焊接應在通風良好的場所進行,以防止銅中毒現象。焊後應用平頭錘敲擊焊縫,消除應力和改善焊縫質量。

(3)紫銅的手工氬弧焊

在紫銅手工氬弧焊時,採用的焊絲有絲201(特製紫銅焊絲)和絲202,也採用紫銅絲,如T2。

焊前應對工件焊接邊緣和焊絲表面的氧化膜、油等髒物都必須清理乾淨,避免產生氣孔、夾渣等缺陷。清理的方法有機械清理法和化學清理法。對接接頭板厚小於3mm時,不開坡口;

板厚為3~10mm時, 開V型坡口,坡口角度為60°~70°; 板厚大於10mm時,開X型坡口,坡口角度為60°~70°;為避免未焊透,一般不留鈍邊。根據板厚和坡口尺寸,對接接頭的裝配間隙在0.5~1.5mm範圍內選取。

紫銅手工氬弧焊,通常是採用直流正接,即鎢極接負極。為了消除氣孔,保證焊縫根部可靠的熔合和焊透,必須提高焊接速度,減少氬氣消耗量,並預熱焊件。板厚小於3mm時,預熱溫度為150~300℃;板厚大於3mm時,預熱溫度為350~500℃。預熱溫度不宜過高,否則使焊接接頭的機械性能降低。

(4)紫銅的碳弧焊

碳弧焊使用的電極有碳精電極和石墨電極。紫銅碳弧焊所用的焊絲和氣焊時一樣,也可用母材剪條,可用氣焊紫銅的助熔劑,如氣劑301等。

2.紫銅焊接實例

實例1. 紫銅管的手工鎢極氬弧焊

某單位在設備安裝中有6個Φ180mm×10mm 紫銅管(牌號T2)焊口需要焊接,採用手工鎢極氬弧焊方法取得好效果,其焊接工藝方法如下:

1.1 焊前準備

1.1.1 焊接設備為WSE-350型交直流氬弧焊機, 直流正接。焊接材料選用紫銅焊絲(絲201), 直徑為3mm。氬氣純度≥99.96% 。

1.1.2 坡口組對時不留間隙。

1.1.3 銅管的焊接區域與銅焊絲不得有油汙、氧化層、水份等,並露出金屬光澤。

1.1.4 焊接參數:鎢極:Φ3mm鈰鎢極,噴嘴:Φ14mm,焊接電流160~180A,氬氣流量:15L/min。

1.1.5 預熱:由於紫銅的導熱係數和熱膨脹係數較大,又具有熱脆性,所以焊前對紫銅管的坡口及坡口兩側的60mm處進行預熱,預熱方法採用氧-乙炔火焰加熱,預熱溫度為500℃左右, 測溫方法為:點接觸測溫儀。

1.1.6 將管件定位焊兩處(按管周長三等分,兩處為定位焊,一處為起焊點),定位焊要求長度≥10mm,焊高3mm為宜。

1.2 施焊

焊接層次為二層,即打底層與蓋面層,均為轉動焊,焊接位置在時鐘的10點到11點半,隨機轉動往上施焊。

1.2.1 打底焊:打底焊採用左向焊法,施焊時要防止產生氣孔、夾渣、焊瘤及未焊透等缺陷。焊絲與管平面夾角應儘量小些,以加強氬氣保護效果,詳見圖7。

焊槍運動均勻,控制熔池溫度要適宜,不能太高或太低,焊接過程才能順利進行,關鍵是要密切注意熔池銅的液體流動情況,掌握好熔化、焊透的時機,當熔池金屬稍有下沉的趨勢說明已焊透(根部成形基本良好)。

採取「間斷」送絲法進行填絲,即銅焊絲一送一退,送得「利索」, 退得「乾淨」,始終保持這種狀態均勻地向前焊接,如果焊接速度稍慢或焊透不勻就會出現未焊透或出現燒穿,而形成焊瘤。其引弧、接頭與操作方法與前述氬弧焊焊管方式相同。

1.2.2 蓋面層的焊接:焊槍左右擺動,焊絲也隨焊槍運動而送絲,電弧運動到坡口兩側時要稍作停頓,並添加焊絲,以填滿坡口,並高出管平面1.5~2mm,焊槍與焊絲相互配合恰當,並擺動均勻,才能控制熔池形狀一致,才能焊出內外質量優良的焊縫。

1.3 注意事項

1)施焊中嚴禁「打鎢」(即鎢極與焊絲或鎢極與熔池相接觸)現象發生。焊接時「打鎢」時會產生大量的金屬煙塵、金屬蒸氣進入熔池, 焊縫中就會產生大量的蜂窩狀氣孔或裂紋,如發生「打鎢」現象,必須停止焊接,處理打磨乾淨後再焊接,並更換鎢極或將鎢極尖重新修整,達到無銅斑金屬為止。

2)搭接線接觸要牢靠,防止擦傷管表面。

3)待焊縫稍冷卻後,再轉動管件,並墊牢固。

4)控制層間溫度,發現施焊熔化困難時,說明溫度已低,應重新預熱至500℃以上,再焊接,否則易產生未熔合或熔合不良缺陷。

5)在保證熔合良好的情況下,焊接速度應稍快些,並掌握送絲適宜,注意母材與焊絲同時熔化而融為一體,防止產生未熔合或熔合不良等缺陷。

6)焊接熄弧時,焊槍不能立即抬起,應繼續利用滯後停氣保護功能保護熔池,以防產生氣孔。

1.4 焊後處理

經檢查,確無氣孔、裂紋、夾渣等缺陷後, 將被焊管接頭的焊接區域重新加熱到600~700℃, 用自來水急冷,使焊接區域塑性增加。

實例2. 氧-乙炔焊焊接δ=2mm薄紫銅板

高爐循環冷卻水池止水帶為δ=2mm薄紫銅板組對焊接而成。施焊時因紫銅導熱性極好,要麼由於溫度不夠形不成熔池,造成焊道上的金屬不熔合或熔合不良;要麼就是溫度過高,焊接區域熔化了一大片,形成燒穿或焊瘤等焊接缺陷,薄紫銅板的焊接是項比較「棘手」的難題。

根據上述情況採用「黃銅釺焊」的焊接方法可以很好的解決這一難題。焊前的準備工作和焊接時操作工藝如下:

1)將焊縫的兩側各60mm做去汙處理並用鋼絲刷打磨露出金屬光澤。

2)焊件組對不開坡口,組對間隙應<1mm。

3)採用Ф3mm矽黃銅焊絲(絲224)與焊劑301焊劑。

4)將被焊處墊平(墊板採用較平鋼板,要求厚些,以防熱變形)。

5)預熱,兩名焊工採用中號焊槍,中性焰同時加熱施焊處,溫度達500~600℃。一人焊接, 另一人仍然在施焊位置的前方繼續加熱,以保證施焊過程的穩定進行。

6)預熱的的焊工採用中性焰,施焊焊工採用微氧化焰。

7)定位焊與正式焊接要連續進行,定位的間距以60~80mm為宜,定位焊點應小些。

8)加熱與施焊時要密切注意焊接區域溫度的變化,防止過高與過低,一般目測以暗紅色(550~600℃)為宜。

9)焊嘴的擺動要平穩,並勻速地向前移動。火焰的焰芯(白點)要高於熔化池5~8mm。火焰的輪廓應始終籠罩著熔池,避免與空氣接觸。保證黃銅液很自然、順利地漫延到焊縫的兩側, 並浸入到間隙中去。

10)為了使焊接接頭的組織結晶細密,提高強度與韌性,焊後要用小錘適當的敲打焊肉。

11)焊後做緻密性能檢驗。

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