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当焊接参数进行优化时,没有焊接缺陷存在,如气孔,裂纹等,这些是铜合金应用时的关键指标。采用多模光纤激光进行焊接铜合金的厚度为1.5mm的时候,可以实现无缺陷的焊接,焊接参数为:焊接速度在3.5 到4 m/min,采用圆形的焊接模型,圆形的旋转直径为0.6–1 mm,频率为100Hz。
光束振荡对焊接工艺产生了积极的影响,这是因为焊接模式从匙孔效应转变为传导焊接模式。没有施加光束振荡的条件下,样品中存在大量的气孔缺陷,飞溅和空穴,导致的原因是匙孔的不稳定性。
对铜合金进行的焊接加工。铜合金的导热率高,焊接时,从焊缝中心向母材迅速散热,焊缝易形成粗大的树枝晶。同时,焊缝内的合金元素、杂质和氧化亚铜与铜形成的低熔点共晶集中分布在晶界上,严重地削弱了晶间结合力,在焊接应力作用下,易产生热裂。因此,大的工件应进行焊前预热,这对焊接缺陷能起到一定的消除作用。高的导热率对于接头形式和熔化焊接技术有特殊要求,只有在热源与焊接接头呈对称位置时,才能获得均匀的焊缝。铜合金液态流动性好,不适于悬空单面对接焊,也不宜采用立焊和仰焊。
长期以来,铜及铜合金的焊接主要是应用钎焊、气焊、电弧焊、惰性气体保护焊、埋弧焊、扩散焊等方法。近年来,随着焊接技术的发展,又采用了电子束、激光、等离子弧等高能量热源进行焊接,取得了很好的效果。
铜合金的焊接,主要的问题是裂纹。与铜一样,由于杂质在晶界析出,铜合金也十分容易形成裂纹。在铝青铜中,由于含Al量比较低,所以形成了T单相的焊缝组织,裂纹敏感性比较高,特别是多层焊时,层易出现裂纹。如果提高Al的含量,就会形成T+U的双相组织,可以抑制裂纹的出现,但是Al的含量过高,会在U相中析出V2硬质相,又会使裂纹敏感性增大,所以, Al的含量以7%~ 11%为宜,且要加入一定量的Ni、 Fe、 Mn来抑制V2硬质相的析出。
钢和铜中都含有杂质,在焊接过程中能形成各种=低熔点共晶体和脆性化合物,容易产生偏析。焊接低碳钢和铜、铜合金时,焊缝中易形成FeS (熔点为1 189℃ )、 FeP (熔点为1 050℃ )和(Fe+ FeS)共晶体(共晶温度为985℃ )。再加上铜中的一些低熔点共晶体,这些化合物和低熔点共晶体偏析于晶界,严重地削弱了金属在高温时的晶间结合力,焊缝易产生热裂纹。