黃銅的焊接工藝
1、黃銅的焊接性 黃銅是銅鋅合金,由于鋅的沸點較低,僅為907℃,故焊接過程中極容易蒸發(fā),這一點成為黃銅焊接的最大問題。在焊接高溫作用下,焊條電弧焊時鋅的蒸發(fā)量高達40%,鋅的大量蒸發(fā),導致焊接接頭的力學性能和耐蝕性能下降,還使之對應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,應加強通風等防護措施。黃銅的焊接性不良,焊接時會產(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,在焊接時常用含硅的焊絲,因為硅在熔池表面會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型坡口角度不應小于60°~70°。板厚超過14mm時,焊前焊件表面應仔細清理,清除一切會產(chǎn)生氫氣的油類雜質(zhì)。
操作時應當用短弧焊接,焊條不做橫向和前后擺動,只沿焊縫的直線移動。焊接速度要快,不應低于0.2~0.3m/min。多層焊時,層與層之間的氧化膜及渣應清除干凈。黃銅的銅液流動性大,故溶池最好處于水平位置,若溶池必須傾斜,則傾角不應大于15°
(2) 氬弧焊 手工鎢極氬弧焊時,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)破壞氬氣的保護效果,所以焊接黃銅時應選用較大的噴嘴孔徑和氬氣流量。焊前一般不預熱,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才需預熱,后者只預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,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,應盡可能進行單層焊,板厚小于5mm的接頭,最好能一次焊完。
焊后焊件應加熱到300~400℃進行退火處理,消除焊接應力,以防止黃銅構(gòu)件在使用時破裂。
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℃時熔化,在906℃時氣化蒸發(fā)。所以,防止鋅的氧化燒損,
不至于造成力學性能和抗蝕性下降,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。同時焊絲中還應含有Fe、Sn等元素,這些元素均能進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)黃銅導熱性比純銅差,所以,薄件焊前可不預熱,厚度大于6mm時預熱300~400℃,厚度在15mm以上時預熱550℃。
4)氣焊黃銅時可不用墊板。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)焊后進行350~450℃消除應力退火處理。
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