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黃銅的焊接工藝

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1、黃銅的焊接性   黃銅是銅鋅合金,由于鋅的沸點(diǎn)較低,僅為907℃,故焊接過程中極容易蒸發(fā),這一點(diǎn)成為黃銅焊接的最大問題。在焊接高溫作用下,焊條電弧焊時(shí)鋅的蒸發(fā)量高達(dá)40%,鋅的大量蒸發(fā),導(dǎo)致焊接接頭的力學(xué)性能和耐蝕性能下降,還使之對應(yīng)力腐蝕的敏感性增大。蒸發(fā)的鋅在空氣中立即被氧化成氧化鋅,形成白色的煙霧,給操作帶來很大困難,而且影響焊工身體健康,因此,焊接黃銅的場所,應(yīng)加強(qiáng)通風(fēng)等防護(hù)措施。黃銅的焊接性不良,焊接時(shí)會(huì)產(chǎn)生氣孔、裂紋、鋅的蒸發(fā)和氧化等問題。為了解決這些問題,在焊接時(shí)常用含硅的焊絲,因?yàn)楣柙谌鄢乇砻鏁?huì)形成一層致密的氧化硅薄膜,阻礙鋅的蒸發(fā)和氧化,并防止氫的入侵。焊后可經(jīng)470~560℃的退火處理,以消除應(yīng)力防止“自裂”現(xiàn)象。

2、黃銅的焊接方法   生產(chǎn)中常用的焊接黃銅的方法是焊條電弧焊和氬弧焊等,其工藝要點(diǎn)如下:

(1)  焊條電弧焊  焊條采用青銅芯焊條,如ECuSn-B(T227)、ECuAl-C(T237)。補(bǔ)焊要求不高的黃銅鑄件可采用純銅芯焊條,如ECu(T107)。電源采用直流正接,V型坡口角度不應(yīng)小于60°~70°。板厚超過14mm時(shí),焊前焊件表面應(yīng)仔細(xì)清理,清除一切會(huì)產(chǎn)生氫氣的油類雜質(zhì)。

操作時(shí)應(yīng)當(dāng)用短弧焊接,焊條不做橫向和前后擺動(dòng),只沿焊縫的直線移動(dòng)。焊接速度要快,不應(yīng)低于0.2~0.3m/min。多層焊時(shí),層與層之間的氧化膜及渣應(yīng)清除干凈。黃銅的銅液流動(dòng)性大,故溶池最好處于水平位置,若溶池必須傾斜,則傾角不應(yīng)大于15°

(2)  氬弧焊  手工鎢極氬弧焊時(shí),焊絲采用錫黃銅焊絲HSCuZ-1(HS221)、鐵黃銅焊絲HSCuZn-2(HS222)、硅黃銅焊絲HSCuZn-4(HS224)。這些焊絲含鋅較高,焊接時(shí)煙霧較大。亦可用青銅焊絲HSCuSi(HS211)、HSCuSn(HS212)。手工鎢極氬弧焊焊接黃銅的焊接參數(shù)見表。

                    手工鎢極氬弧焊焊接黃銅的焊接參數(shù)

材料 板厚/mm 坡口形式 鎢極直徑/mm 電源種類及極性 焊接電流/A 氬氣流量/(L/min) 預(yù)熱溫度/℃

普通黃銅 1.2 端接 3.2 直流正接 185 7

錫黃銅 2 V型 3.2 直流正接 180 7

由于鋅的蒸發(fā)破壞氬氣的保護(hù)效果,所以焊接黃銅時(shí)應(yīng)選用較大的噴嘴孔徑和氬氣流量。焊前一般不預(yù)熱,只有焊接厚度大于10mm的接頭和焊接邊緣厚度相差比較大的接頭時(shí)才需預(yù)熱,后者只預(yù)熱焊件邊緣較厚的部分。

  電源可采用直流正接,也可以采用交流。用交流電源焊接時(shí),鋅的蒸發(fā)量較小。焊接參數(shù)宜采用較大的焊接電流和較快的焊接速度。厚16~20mm黃銅板的焊接參數(shù)為:焊接電流260~300A,鎢極直徑5mm,焊絲直徑3.5~4.0mm,噴嘴孔徑14~16mm,氬氣流量20~25L/min。

  為了減少鋅的蒸發(fā),操作時(shí)可將填充焊絲與焊件“短接”,在填充焊絲上引弧和保持電弧,盡可能避免電弧直接作用到母材上,母材主要靠熔池金屬的傳熱來加熱熔化。焊接時(shí),應(yīng)盡可能進(jìn)行單層焊,板厚小于5mm的接頭,最好能一次焊完。

  焊后焊件應(yīng)加熱到300~400℃進(jìn)行退火處理,消除焊接應(yīng)力,以防止黃銅構(gòu)件在使用時(shí)破裂。

黃銅氣焊的工藝要求

黃銅氣焊的工藝要求大多與氣焊純銅類同。黃銅的主要合金元素鋅在420℃時(shí)熔化,在906℃時(shí)氣化蒸發(fā)。所以,防止鋅的氧化燒損,

不至于造成力學(xué)性能和抗蝕性下降,是氣焊黃銅的突出問題。

1) 為防止鋅的氧化與蒸發(fā),采用含硅的焊絲,硅氧化為SiO2,致密的SiO2表膜在熔池表面,阻止熔池內(nèi)鋅的氧化與蒸發(fā),

并能防止氫的溶入。同時(shí)焊絲中還應(yīng)含有Fe、Sn等元素,這些元素均能進(jìn)一步防止鋅的氧化與蒸發(fā)。

常用的焊絲有HS221、HS222、HS223、HS224。

2)采用極微弱的氧化焰。

3)黃銅導(dǎo)熱性比純銅差,所以,薄件焊前可不預(yù)熱,厚度大于6mm時(shí)預(yù)熱300~400℃,厚度在15mm以上時(shí)預(yù)熱550℃。

4)氣焊黃銅時(shí)可不用墊板。采用對接接頭,坡口形式與尺寸見表7。

表7 氣焊黃銅的坡口形式與尺寸

板厚/mm 坡口形式 坡口角度/(°) 間隙/mm 鈍邊/mm 卷邊高度/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。焊絲與焊件接觸,減少鋅的蒸發(fā)。

6)焊后進(jìn)行350~450℃消除應(yīng)力退火處理。

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