铜-钢复合板的焊接工艺

铜钢复合板的焊接特点是这样的：铜钢复合板是以钢为基层,铜作复层,采用爆炸复合和轧制复合生产的总厚度为8～10mm的铜钢双金属板,钢基层满足结构对强度、刚度、韧性和焊接性的要求,铜复层满足结构对耐蚀性及其他特殊性能的要求。铜钢复合板节约了大量铜,降低结构制造成本，适用于化工、石油、制药等领域。

铜－钢复合钢板常用脱氧铜成无氧铜作复层,钢和铜在高温时的晶格类型,晶格常数和原子半径等都很接近,这对焊接是有利的。但是铜与钢的熔点、热导率、线胀系数等物理性差异较大,给焊接造成一定的困难。

①铜钢复合板的复层与基层金属的热物理性能相差悬殊,铜与钢的热导率和线胀系数相差较大,而且铜铁二元合金的结晶温度区间很大,因此焊接时焊缝处易产生热裂纹和未焊透。②复层易氧化形成低熔点共晶分布在晶界处,使焊缝塑性降低,导致产生裂纹。③基层对过渡层焊缝的稀释,不仅使复层的导电性降低,还易使焊缝产生气孔和裂纹等缺陷。④铜对铁的表面活性高,液态铜或铜合金有可能向其所接触的近缝区的钢表面内部渗透,使钢的近缝区形成渗透裂纹。

事实上含Ni、Al、Si铜合金的焊缝金属对钢的渗透较少,而含Sn的青铜则渗透严重。此外,钢的组织状态也对渗透裂纹有重要影响，液态铜能浸润奥氏体而不能浸润铁素体,所以基层为单相奥氏体钢时易产生渗透裂纹,而基层为奥氏体－铁素体双相钢就不易产生渗透裂纹。

铜-钢复合板焊接工艺是这样的：

铜钢复合板焊接较适宜的方法是惰性气体保护焊(TlG、MG)。当铜复厚度大于3mm时,推荐预热温度不小于150℃,用直径小于1.6mm的铜焊条焊接,当复层较薄时,若采用预热,应先去除一部分过渡层后再焊复层,以控制复层焊缝因稀释带入的铁含量,保证其耐蚀性。

坡口形式可有多种，可以先焊复层或先基层焊，钢基层焊后要清根，制成过渡层和复层的大早接坡，最后用手砂轮打磨干净。

焊接材料，复层焊丝的选用原则是保证焊缝金属具有良好的导电性、抗裂性、力学性能和焊接工艺性能。过渡层焊丝的选用原则是能与铜和钢都有良好的冶金相溶性。由于Ni和Cu、Ni和Fe在固态和液态都能无限固溶,形成连续固溶体,因此镍和镍基合金是较好的过渡层焊丝材料。铜钢复合板过渡层的焊接材料可按图1选取。

铜－钢复合板的焊接工艺要点，复层厚度小于2mm时,应在钢基层上小心地熔敷一层铜,再用后倾焊法的半自动MIG焊进行焊接,电弧直接作用在熔池上,而不作用在钢基层上,使第一层焊道的含铁量小于5%,以防止热裂纹和渗透裂纹。为防止气孔、裂纹等缺陷和提高焊缝的抗冷弯性能,除了采用氩气保护外,还可选用热量集中的焊接方法,例如,采用体积分数为75%He+25%Ar的氦氩混合气体保护焊。铜－钢复合板氦氩混合气体保护焊的工艺参数见图2。