第十四章 常用金屬材料的焊接工藝與操作技巧(三)(3 / 3)

(2)外套板的拚焊。

①外套板采用I形坡口的雙麵對接焊進行拚焊。焊接時,如管板拚焊時一樣對焊接接頭兩麵進行保護。

(3)管子與管板的焊接。

①加熱器外套和列管與管板焊接時的氣體保護是采取在加熱器內部全部充氬的方法。充氬量可用充氬壓力和流量的大小來衡量,還可用明火靠近焊接區的辦法進行補充檢查。當火焰立即熄滅,同時又聽不到噴射氣流的噝噝響聲時,確認氣體保護效果良好。

②加熱器焊後進行整體退火處理,加熱溫度為550℃,保溫150min。出爐後用砂輪將表麵上的暗藍色的氧化膜除去。

該加熱器投入使用後已正常運行數年,焊縫和母材金屬表麵仍保持安裝時的金屬光澤。

第四節 銅及銅合金的焊接工藝與操作技巧

一、焊接特點

根據銅及銅合金的顏色和成分,可分為純銅(紫銅)、黃銅、青銅、白銅等四大類

工業用的純銅呈紫紅色,通常稱紫銅,它的含銅量不低於99.5%,密度為8.89gbrcm3,熔點是1083℃,線膨脹係數是16.8×10-6brK,具有良好的導電性、導熱性、耐蝕性及延展性。純銅的強度和硬度低,特別是在400~700℃的高溫時,其強度和硬度顯著降低。純銅中的雜質(氧、硫、鉛等)與銅形成脆性化合物和低熔點共晶物,在焊接過程中容易產生熱裂紋。

黃銅是由銅和鋅組成的合金,其表麵呈淡黃色。工業上應用的黃銅,含鋅量均小於46%,其顏色隨含鋅量的增加而由黃紅色變為淡黃色。普通黃銅的強度和耐蝕性都比紫銅高得多,並保持一定的塑性,承受冷熱加工。

青銅是在銅合金中不以鋅或鎳為主要元素,而加入錫、鋁、矽等其他元素。按加入的合金元素,則分為錫青銅、鋁青銅、矽青銅等。青銅的強度和耐磨性較高,但導熱性比較低,其結晶區間較窄,這對其焊接性又很大的改善。

白銅是銅和鎳的合金,是因鎳的加人使紫色逐漸變成白色而得名。一般含鎳為5%~30%。單純由銅和鎳組成的合金稱為普通白銅,當再加人錳、鋅、鋁等合金元素時,就分別稱為錳白銅、鋅白銅、鋁白銅。白銅具有較好的綜合力學性能,其導電性、導熱性與碳鋼接近,因此容易焊接,不需要預熱。但白銅對鉛、硫、磷等雜質比較敏感,容易形成熱裂紋。

銅及銅合金的焊接性比較差,焊接銅及銅合金比焊接低碳鋼困難得多。焊接時容易產生以下問題。

(1)焊縫成形能力差,銅及銅合金熔焊時容易出現母材難於熔合、坡口焊不透和焊縫表麵成形差的外觀缺陷。

(2)焊接接頭容易產生裂紋,銅及銅合金焊接時,在焊縫和熱影響區均可能產生裂紋,其中最常見的是焊縫熱裂紋。

(3)銅在液態能溶解較多地氫氣,如果焊縫金屬冷卻較快,過剩的氫氣來不及逸出,在焊縫的各個部位均易產生氣孔。

(4)銅在液態容易氧化,合金元素燒損,使焊接接頭性能下降,特別是塑性和韌性會明顯降低。

(5)銅及銅合金的線膨脹係數大,比低碳鋼約大50%以上,焊後的工件易產生變形。

二、焊接工藝與操作技巧

銅及銅合金在焊前必須對吸附在焊絲和工件坡口兩側30mm範圍內表麵的油脂、水分、金屬表麵氧化膜及他雜質徹底清除,直至露出金屬光澤為止。油脂等雜質一般用汽油、酒精丙酮等溶劑擦拭,汙染嚴重的可將焊絲、焊件置於10%氫氧化鈉水溶液中,並將水溶液加熱到30~40℃清洗,然後用清水衝淨並吹幹。焊件表麵氧化膜一般用不鏽鋼碗刷清除。

銅及銅合金焊絲的選擇必須根據母材金屬的牌號和成分,結合具體施工條件等因素來確定。

純銅預熱溫度根據工件的厚度來確定。工件越厚,預熱溫度越高。厚度從4mm至40mm,預熱溫度可在300~600℃範圍內選擇。采用鎢極手工氬弧焊時,工件厚度在4mm以下可不預熱,4~12mm厚的純銅需預熱至200~450℃。黃銅、青銅氬弧焊時,對厚大的工件和鑄件可采取預熱措施,一般預熱150~300℃。

1.純銅的氬弧焊

(1)鎢極氬弧焊。

①純銅手工鎢極氬弧焊時,母材厚度δ<3mm時,不開坡口;δ=3~10mm時,開V形坡口,角度為60度~70度;δ>10mm時,開×形坡口,角度為60度~70度,不留鈍邊。

②采用直流正接,采用左焊法。焊前用高頻振蕩器引弧或在碳塊、石墨塊上接觸引弧,待電弧引燃後再移入焊接坡口內。

③采用定位焊時,點焊縫要細而長(20~30mm),如發現裂紋應鏟掉重焊。

④厚板多層焊時,焊接層數不宜過多,例如20mm厚純銅板的焊接僅在正麵焊3層,反麵焊1層。第一層焊接時主要控製反麵成形,因此該層焊縫的堆高要小(2~3mm)。多層焊時,層間溫度不應低於預熱溫度,在焊下1層焊縫之前,要用不鏽鋼絲刷或鋼絲刷刷掉焊縫表麵上的氧化物。

⑤4mm以內的薄純銅板單麵立對接焊時,一般由一名氬弧焊工在焊件正麵進行焊接,而另一名焊工在焊件反麵用氧-乙炔焰預熱。焊槍與焊件表麵間的角度為45度;焊絲與焊件的夾角15度。4~12mm厚的純銅板立對接焊時,建議由兩名氬弧焊工在相對位置上進行雙麵焊接。

⑥操作時,焊槍作均勻平穩的直線運行。電弧長度保持在3~5mm,噴嘴到焊件表麵的距離應控製在8~14mm範圍內。這樣既便於觀察熔池,又能保證焊接區的氬氣保護,送絲速度應根據熔池的溫度及焊縫的成形來確定,其操作技術與鋁的氬弧焊基本一致。焊絲與焊件表麵的角度要盡量小,以減少對氬氣流的阻礙作用,焊絲同樣不能與鎢極接觸。