纯铜导体TIG焊接工艺.PDF

维普资讯 长江大学学报 (自科版)理工卷 2007年 12月第4卷第4期 JournalofYan~zeun-versity(NatSciEdH)Sci EngV Dec．2007。．Vol．。4No4～ 纯铜导体的TIG焊接工艺 孔祥明，胡广林，熊爱华 (河南平高电气股份有限责任公司，河南平顶山467001) [摘要]通过对纯铜金属 (T2)焊接性的研究分析，采取预热和对称焊接等工艺措施，并对采用TIG焊接 后的纯铜焊缝接头进行工艺性能评定 。与火焰焊接纯铜 的焊缝接头相 比较，其力学性能、焊缝 电阻率等 都有很大 的提高和改善 ，采用 TIG焊接纯铜 ，更能获得综合性能优 良的焊缝。 [关键词]纯铜导体；TIG非熔化极钨极氩弧焊；预热；焊缝电阻率 [中图分类号]TG444；TG146．22 [文献标识码]A [文章编号]1673—1409(ZOOT)04一N108—03 在输配电工程中，导体焊装是高压开关产品气体绝缘金属封闭开关设备 (GIS)的重要导电部件。 为了使导体具备优良的导电性能，纯铜管 (T)是导体焊装的常用材料。由于导体焊装的形状和长度 要根据电站对高压开关设备的具体要求而定 ，因此 ，导体焊装需要由不同规格 、加工成不同形状的纯铜 工件焊接成一体。为此，笔者对焊接过程中纯铜的化学成分、组织和性能的变化规律，以及各种焊接缺 陷的形成机理及影响因素等进行了详细研究，旨在结合生产实际，对纯铜焊接获得优质接头的焊接方法 及工艺进行探讨 ，以提高产品的焊接质量。 1 纯铜导体焊接工艺存在的问题 1)焊缝难熔合 纯铜的导热性好，20℃时铜的导热系数是钢的7倍多，1000℃时铜的导热系数是 钢的儿 倍多，焊接肘热量快速从加热区传导出去，造成母材很难熔化，使得填充金属与母材不能很好 地熔合，容易产生未焊透或熔合不良等焊接缺陷[1]。 2)焊件易变形 纯铜的线膨胀系数和收缩率也都 比较大，再加上纯铜的导热性好，使焊缝热影响 区加宽，因此焊接时，易产生较大的焊接变形 。 3)焊接接头性能不易保证 纯铜在常温时不易氧化，但是，随着温度的升高，当温度超过 300℃， 其氧化能力很快增大，当温度接近熔点时，纯铜氧化能力最强，氧化结果生成氧化亚铜 (Cu。O)。在焊 缝结晶过程中，氧化亚铜和铜形成 (Cu+CuO)低熔点共晶组织 (其共 晶温度为 1064℃)，分布在铜 的晶界上，大大降低了焊接接头的力学性能。再加上焊接过程 中合金元素的氧化烧损，有害杂质的侵 入 ，焊缝金属和热影响区组织 的粗大 ，以及焊接缺陷等问题 ，所以，焊接接头的机械性能 (如强度、塑 性、导电率、耐蚀性等)一般低于纯铜母材 J。 2 纯铜导体的焊接方法 2．1 焊接方法的选择 关于纯铜的焊接有多种方法，如真空扩散焊、熔焊、火焰钎焊等。真空扩散焊虽可获得优质接头，但 设备昂贵，对工艺要求苛刻，生产效率不高；手工焊条电弧焊虽能使焊缝强度达到要求，但焊接过程中， 对焊缝的污染较大。对于纯铜导体的焊接，一直采用的是火焰钎焊，焊接过程中操作不方便，焊接接头强 度太低，不利于保证焊接质量；火焰钎焊过程 中所使用的熔剂 (CJ301)加热熔化时四处流动，冷却后形 成硬脆的玻璃体，需要进行清洗并烘干处理等。最为重要的是，火焰钎焊焊接接头电阻率较大，影响其导 电性能。通过综合分析和对比，非熔化极钨极氩弧焊 (TIG)属于功率大、热输人大和热量集 中的熔焊热 源 ，采用 TIG焊接铜导体，不仅能弥补上述几种方法的不足，而且可以大大提高铜导体焊接接头的机械性 能、导电性能和生产效率。采用 TIG，再采取必要的预热等工艺措施 ，焊接效果会更佳 。 [收稿日期]2007一O8—28 [作者简介]孔祥明 (1972一)，男，2000年大学毕业，工程师，现主要从事压力容器焊接工艺性及焊接生产服务方面的研究工作。 维普资讯 第4卷第4期 孔祥明等：纯铜导体的TIG焊接工艺 2．2 工装及夹具的设计 纯铜导体的TIG焊接 ，焊前需要采取预热、对称焊接等工艺措施。预热