[發明專利]一種厚壁紫銅與低碳鋼異種材料不預熱焊接方法

無效

• 申請號: 200810012417.4
• 申請日: 2008-07-22
• 公開（公告）號: CN101323039A
• 公開（公告）日: 2008-12-17
• 發明（設計）人: 劉殿寶;劉放;李海濤;魏興明;陳凱
• 申請（專利權）人: 渤海船舶重工有限責任公司
• 主分類號: B23K9/16
• 分類號: B23K9/16;B23K9/235;B23K9/095
• 代理公司: 沈陽利泰專利商標代理有限公司
• 代理人: 劉忠達

技術領域

本發明涉及一種焊接方法，特別是涉及一種厚壁紫銅與低碳鋼異種材料不預熱焊接方法。

背景技術

紫銅與低碳鋼各項性能相差都比較大。紫銅的熱導率比低碳鋼大7-11倍，焊接時母材散熱過快，與填充金屬難于熔合。母材厚度和尺寸愈大，散熱愈嚴重，也愈難達到熔化溫度，即使采用大功率焊接電源，還得在焊前預熱，焊接過程中仍需采取同步加熱措施。為了保持工件溫度，工人勞動強度大，施工條件惡劣，飛濺很大，焊縫質量很差，母材性能損失很大，焊接接頭性能嚴重下降。液態銅或銅合金對近縫區鋼的晶界有較強的滲透作用，在拉應力作用下易形成所謂滲透裂紋。紫銅的線脹系數及收縮率也比鐵大很多，焊后會產生較大的變形和應力，加之銅中雜質元素的存在，焊接接頭熱裂傾向大。

低碳鋼塑性和沖擊韌性優良，焊成的接頭塑性和沖擊韌性也很好。焊接時，一般不需預熱、層間溫度和后熱，焊后也不必采用熱處理改善組織。

目前，紫銅及低碳鋼自身的電弧熔化焊焊接工藝方法主要有焊條電弧焊、熔化極氣體保護焊、鎢極氣體保護焊、埋弧焊和碳弧焊等，4mm以上的紫銅需預熱200-450℃。紫銅與低碳鋼異種材料焊接方法基本上都是使用火焰釬焊方法，焊接時需預熱550℃以上，焊接條件非常惡劣，勞動效率低，焊接質量不易保證，焊縫性能(強度、塑性，耐海水腐蝕性等)很差，母材性能損失也很大。

發明內容

本發明要解決的技術問題，是提供一種在不預熱的條件下，能夠實現厚壁紫銅與低碳鋼焊接，并避免焊接過程中冷、熱裂紋傾向，保證焊接接頭總體綜合性能的一種厚壁紫銅與低碳鋼異種材料不預熱焊接方法。

本發明采用的技術方案是：

一種厚壁紫銅與低碳鋼異種材料不預熱焊接方法，是采用輸出功率比較大的直流焊接電源(輸出電流大于500A)、以純氦氣作為保護氣體的鎢極氦弧焊，從而實現厚壁紫銅與異種材料的不預熱焊接。其方法如下：

(1)將待焊的厚壁紫銅與低碳鋼加工坡口。

(2)清除待焊處周圍30mm范圍內的氧化皮、油、銹、水及其它污物，并用丙酮擦拭干凈。

(3)定位焊縫，采用鎢極氦弧焊填加銅鎳合金焊絲焊接，焊接電流175～450A，保護氣體為純氦氣，流量為10～15L/min，鎢極直徑采用定位焊縫長度為10～15mm，兩定位焊縫之間的距離為100～150mm。

(4)焊縫打底焊接，采用鎢極氦弧焊不預熱填加銅鎳合金焊絲焊接，焊接電流175～450A，保護氣體為純氦氣，流量10～15L/min，鎢極直徑為操作時需將電弧指向導熱比較快的紫銅一側，利用電弧邊緣熱量將低碳鋼熔化，防止過熱，并通過填加銅鎳合金焊絲來降低熔池溫度，提高焊縫凝固溫度，強度、塑性、防止裂紋和氣孔；焊接過程中要保證電弧在接頭母材紫銅一側稍作停留，而在低碳鋼一側不作停留，以保證接頭根部熔合良好和實現焊縫成形。

(5)打底焊道焊好后，即可采用鎢極氦弧焊并填加銅鎳合金焊絲不預熱焊接填充焊縫，焊接選用的銅鎳合金焊絲、保護氣體、焊接規范參數與打底焊縫相同。

上述所述的銅鎳合金焊絲中，按重量百分比計銅與鎳的含量比例范圍為58～75％∶42～25％。

本發明取得的積極效果是：

(1)解決了在不預熱的條件下厚壁紫銅與低碳鋼異種材料的焊接；

(2)解決了厚壁紫銅與低碳鋼異種材料焊接過程中熱裂紋傾向的問題；

(3)通過手工填加銅鎳合金焊絲，提高了焊縫凝固溫度、強度、塑性，防止裂紋、氣孔。

(4)上述方法同樣適用于厚壁紫銅與鋁青銅異種材料的不預熱焊接。

具體實施方式

實施例1

以下結合技術方案敘述本發明的具體實施方式。

厚壁紫銅與低碳鋼焊接，其方法及步驟如下：

(1)將待焊的厚壁紫銅與低碳鋼材料加工坡口，坡口形式根據焊接形式，如對接或角接，而加工相應形式的坡口。

(2)清除待焊處周圍30mm范圍內的氧化皮、油、銹、水及其它污物，并用丙酮擦拭干凈。

(3)定位焊縫，采用鎢極氦弧焊填加銅鎳合金焊絲焊接，其中，按重量百分比計銅與鎳的含量比例范圍為58％∶42％，焊接電流為175A，保護氣體采用純氦氣，流量為10L/min，采用直徑的鎢極，定位焊縫焊接長度保證在10mm，兩定位焊縫之間的距離為100mm。