當焊接參數(shù)進行優(yōu)化時,沒有焊接缺陷存在,如氣孔,裂紋等,這些是銅合金應用時的關鍵指標。采用多模光纖激光進行焊接銅合金的厚度為1.5mm的時候,可以實現(xiàn)無缺陷的焊接,焊接參數(shù)為:焊接速度在3.5 到4 m/min,采用圓形的焊接模型,圓形的旋轉直徑為0.6–1 mm,頻率為100Hz。
銅及銅合金具有的導電性能和導熱性能,可進行軟釬焊和其他焊接,但由于銅及銅合金的高熔點和極易氧化性能,致使銅及銅合金的焊接存在以下技術難點
(1)高熔點和高導熱性,使銅和銅合金焊接溫度很高,采用常規(guī)焊接工藝參數(shù)時, 銅材很難熔化,不能很好地熔合;
(2)焊接接頭的熱裂傾向大,焊接時,熔池內銅與其中的雜質形成低熔點共晶物, 使銅及銅合金具有明顯的熱脆性,產生熱裂紋;
(3)銅及銅合金焊接易產生氣孔的缺陷,且比碳鋼嚴重得多,主要是氫氣孔;
(4)焊接接頭性能的變化,晶粒粗化,塑性下降,耐蝕性下降等。
對銅合金進行的焊接加工。銅合金的導熱率高,焊接時,從焊縫中心向母材迅速散熱,焊縫易形成粗大的樹枝晶。同時,焊縫內的合金元素、雜質和氧化亞銅與銅形成的低熔點共晶集中分布在晶界上,嚴重地削弱了晶間結合力,在焊接應力作用下,易產生熱裂。因此,大的工件應進行焊前預熱,這對焊接缺陷能起到一定的消除作用。高的導熱率對于接頭形式和熔化焊接技術有特殊要求,只有在熱源與焊接接頭呈對稱位置時,才能獲得均勻的焊縫。銅合金液態(tài)流動性好,不適于懸空單面對接焊,也不宜采用立焊和仰焊。
銅為面心立方晶格,具有較多的形變滑移系,室溫、高溫變形能力很好,退火狀態(tài)的銅,不經中間退火可壓縮85%~ 95%而不產生裂紋。但純銅在500~ 600℃呈現(xiàn)“中溫脆性”。在焊接過程中,易在此溫度區(qū)間發(fā)生裂紋。據(jù)研究,“中溫脆性”和雜質的性質、含量、分布、固溶度等有關。銅可分為無氧銅和含有少量氧的純銅。純銅的導電性能好,常用于導電材料,但是存在Cu2O-Cu的低熔點共晶物,焊接時易出現(xiàn)裂紋。無氧銅又可分為用P、Mn脫氧的脫氧銅和無氧銅,由于其焊接性好,常用于焊接結構。
青銅是Cu與Sn、Al、Si等元素的合金。按成分可分為錫青銅、鋁青銅、硅青銅等。青銅具有較高的耐磨性、力學性能和耐蝕性,彈性和焊接性能都很好,且線收縮系數(shù)小。青銅廣泛用于鑄件和加工制品。
銅合金的焊接,主要的問題是裂紋。與銅一樣,由于雜質在晶界析出,銅合金也十分容易形成裂紋。在鋁青銅中,由于含Al量比較低,所以形成了T單相的焊縫組織,裂紋敏感性比較高,特別是多層焊時,層易出現(xiàn)裂紋。如果提高Al的含量,就會形成T+U的雙相組織,可以抑制裂紋的出現(xiàn),但是Al的含量過高,會在U相中析出V2硬質相,又會使裂紋敏感性增大,所以, Al的含量以7%~ 11%為宜,且要加入一定量的Ni、 Fe、 Mn來抑制V2硬質相的析出。