不锈钢与铜焊接工艺

　　一、概述

　　1.1钢与铜在高温时虽然晶格类型、晶格常数、原子半径都很接近，对焊接有利，但是熔点、热导率、线膨胀系数相差较大，所以焊接比较困难，由于两者线膨胀系数相差大，而且铜铁二元合金的结晶温度区间约在300~400℃范围内，故在焊接时容易产生热裂纹。焊缝金属中W(Fe)为10%~43%时，抗热烈性能最好。

　　

　　铜与不锈钢钎焊

　　1.2液体钢或铜合金有可能向钢热影响区的表面内部渗透和扩展形成渗透裂纹，可能是单个裂纹，也可能是沿晶界网状裂纹。凡含Ni、Al、Si、Cu合金焊缝对钢渗透少，含锡的青铜渗透多。W(Ni)大于16%的铜合金焊缝在碳钢上不会造成渗透裂纹。然而钢的组织状态对渗透裂纹有重要影响。液态铜能侵入奥氏体而不能侵入铁素体，所以单相奥氏体钢容易发生渗透裂纹，而奥氏体-铁素体双相钢就不太容易发生渗透裂纹,为防止渗透裂纹产生,首先要合理选择工艺,选择小的焊接线能量，其次是选择合适的填充材料，控制易产生低熔共晶的元素,如S、P、O等，向焊缝中加入Al、Si、Mn、V、Mo、Ni等元素。

　　


　　二、焊接材料选择

　　2.1、选用奥氏体不锈钢填充材料，由于铜也是奥氏体组织形成元素，所以焊缝仍然是奥氏体组织，在结晶时晶粒间存在一薄层低熔点的液态铜，很容易引起热裂。

　　2.2、采用蒙乃尔合金型填充材料时（Ni70%、Cu30%）由于焊缝里含镍量较高，能增加铜在奥氏体组织中的溶解度，可以减少铜的有害作用，降低热裂纹倾向。

　　2.3、采用铜合金（如铝青铜）和纯铜（T2）作为填充材料时，由于焊缝中含铜量较高，所以结晶时奥氏体晶粒间低熔点铜液较多，有一定的愈合作用，热裂倾向较小，但是焊缝中溶入的Fe、Mo、Cr等使焊缝变脆，冲击韧度降低，并且在不锈钢一侧热影响区中仍可能产生渗透裂纹，所以只有对接头力学性能要求不高时，才选用这类填充材料。

　　注：熔敷金属含铜量达到一定数量时会产生热裂纹，如采用铜焊条，则焊缝中的Ni、Cr、Fe渗入不锈钢侧热影响区的奥氏体晶界，接头硬而脆，一般采用铜和铁无限固熔的镍或镍基合金作填充材料，以达到较高的强度和塑性，由于铜比不锈钢散热快，焊接时电弧要偏向铜侧，才能保证焊缝的高质量。

　　三、焊接方法

　　3.1、手工电弧焊（111）

　　铜与不锈钢采用手工电弧焊时，如果选择奥氏体不锈钢焊条容易引起热裂纹,最好选择镍-铜焊条（Ni70%、Cu30%）或者镍基合金焊条，还可用铜焊条（T237),施焊时采用小直径小电流快速焊不摆动的焊接工艺，并且使电弧偏向铜一侧，以免产生渗透裂纹。

　　3.2、埋弧焊（121）

　　铜与不锈钢采用埋弧焊时最主要的问题是裂纹和气孔，焊前要严格清理焊件及焊丝表面，8～10mm厚的焊件，一般开70°V形坡口，纯铜一侧的坡口角度为40°，不锈钢（1Cr18Ni9Ti)一侧的坡口角度为30°，焊剂采用HJ431或HJ430(200℃烘2h），焊丝一般选用铜焊丝，并在坡口内放置1～3根镍丝或镍-铜合金丝，选择较大的焊接线能量，并使用冷却水式铜衬垫，焊丝指向铜一侧，并距坡口中心5～6mm。

　　3.3、钨极氩弧焊（141）

　　铜及其合金与不锈钢采用钨极氩弧焊时，可获得良好的焊接接头，但要掌握恰当的工艺才能达到满意的效果，焊丝尽量用蒙乃尔合金（70%Ni,30%Cu),或含硅铝的铜合金焊丝，如HS221、QAl9-2、QAl9-4、QSi3-1、QSn4-3等。由于铜与不锈钢导热系数不同，所以前者比后者散热快，因此要先在铜一侧起弧，钨极电弧以不熔化母材为准，目的是对铜进行预热，待预热温度达到600~700℃时，电弧回拉到焊缝中心开始填充焊丝，以左焊法施焊。待形成熔池后，向左方向推进，边推进边填充焊丝，焊接过程中要将三分之二的熔池控制在铜材上，控制不锈钢的熔化量，减少不锈钢成份过多的迁移到焊缝。熄弧以后延缓3~5秒钟断气，以防因气体保护不良，焊缝氧化而产生裂纹影响焊接质量。

　　3.4、气焊（311）

　　铜与不锈钢采用气焊时，由于气焊火焰温度不如电弧温度高，可能会使两侧母材因熔点不同而造成熔化不均，热影响区变宽，变形加大，甚至未熔合等现象；在焊接纯铜与18-8不锈钢时，通常选用HSCuZn-2,HSCuZn3,HSCuZnNi等焊丝，并用301焊粉（铜焊粉）或硼砂以中性焰施焊，如焊缝较长，焊前可在不锈钢一侧坡口面上先堆焊一层黄铜，然后再焊接。

　　3.5、钎焊（97）

　　铜与不锈钢采用钎焊时，采用的钎料主要是银基钎料,如HL302,HL309,HL312等,工艺方法与一般钎焊相似,要注意的是不锈钢一侧温度不能太高,加热时热源偏向铜一侧。

　　

　　坡口图

　　四、结论

　　采用不同的焊接方法，均可以焊接铜与不锈钢，在工艺允许的情况下采用氩弧焊接比较好，因两种母材与焊丝液态时无限固溶形成一体，提高了焊接接头的抗裂性能，其各项检验均符合技术要求，所以焊接铜与不锈钢，根据实际情况，应该首选氩弧焊。

　　原创说明：

　　⑴小编作品部分内容来自网络，原文转载的我会搜索原作者并明示。如果你是原作者请联系我，我支持你的权利。

　　⑵小编非专业创作者，纯属业余爱好，文章不妥之处请指正，读者指正或者更新的文章，小编会择期重新整理发布。