异种金属的焊接
出处：按学科分类—工业技术 河南科学技术出版社《焊接技术手册》第622页（2492字）
异种金属间彼此形成固溶体的，熔焊可焊性良好；形成机械混合物或其他复杂的组织者，可焊性尚好；形成金属间化合物的，可焊性不好，几乎不可能用熔焊的方法获得满意的接头，但可用固态焊接方法或用中间过渡层方法，仍有可能获得良好的接头。异种金属焊接另一特点是在大多数情况下熔合区塑性下降，内应力较大，易形成裂纹，甚至使焊缝金属剥离。一些异种金属的熔焊可焊性见图10－33。
图10－33 异种金属熔焊可焊性
1．铜一钢焊接
铜－钢可焊性尚好。常采用铜或铜合金做熔化焊填充金属，对规范敏感性较大的铜一侧熔合区易产生气孔和母材晶粒长大，具有较大的裂纹倾向；钢一侧熔合区易产生铜在铁中过饱和固溶体的硬脆合金层，并导致裂纹。要求这一合金层尽量薄。焊缝金属塑性随铁的含量增加而降低，要求铁的含量小于20%。铜母材含氧量尽可能低。通常焊前要预热。
铜－钢也可用摩擦焊、扩散焊、爆炸焊等固态焊法，接头质量良好。
(1)钨极氩弧焊：可用于紫铜与钢的管与管板、管与管、板与板的焊接及钢上衬紫铜等。焊前铜件酸洗，钢件除油，必要时铜件预热，用直流反接。填充金属：紫铜与低碳钢可用丝202；紫铜与不锈钢可用B30白铜或QA19－2铝青铜。焊接时钨极偏向铜侧，使铜接受电弧热量较多。
(2)手工电弧焊：如结晶器铜内壁(δ=14mm)与钢水套(δ=3mm)T形接头，焊前预热至750～800℃，用Φ4mm铜107焊条，直流反接，焊单道角焊缝，焊条偏向铜侧。也可用奥132、结507等焊条，焊接时工件温度应不低于650℃。
(3)埋弧自动焊：10000L糊化煮沸锅焊接规范列于表10－99。坡口形式、焊丝位置、填充铝丝放置见图10－34。接头抗拉强度不低于铜母材，冷弯角达160°～180°，无裂纹。
表10－99 铜－钢不预热单面焊双面成形埋弧焊规范
图10－34 铜－钢埋弧焊
1－焊剂 2－填充铝丝 3－焊丝
2．铝－钢焊接
铝、铁能形成脆性的金属间化合物，即使固态钢与液态铝相接触也能形成；接头区域易造成应力，引起变形和裂纹，难焊。可用中间过渡层焊接(实质上是“钎－熔焊”，即钢侧为钎焊、铝侧为熔焊)。采用各种固态焊方法，并控制温度，可避免产生脆性组织，获得优质接头。
(1)氩弧焊：焊前钢件边缘30mm范围内电镀35～40μm厚的锌层，规范见表10－100。焊时只熔化铝合金和填充金属。接头抗拉强度不大于90～100N／mm2，沿锌层断裂。断口上常发现气孔。如镀层由锌改为铜锌或镍铜锌合金，接头质量可改善。
表10－100 铝－钢氩弧焊规范
增大钢板坡口角度，增大焊接接头处的截面积(堆焊的办法增大焊缝加强高度及宽度)及钢件表面浸渍镀铝等，可使接头的静载或疲劳承载能力达到铝或LF16母材的水平。
(2)气焊：临焊前焊件清理平整，无镀层，按气焊铝方法焊接，规范见表10－101。只熔化铝边，长焊缝宜分段焊，接头强度达73N／mm2。
表10－101 铝－钢气焊规范
(3)铸焊：钢螺母、钢质汽缸套电镀0．02～0．05mm厚的锌层，浇铸前把镀锌钢件加热，放入铸型中，浇铸铝合金，浇铸温度700～750℃，铝－钢结合牢固，气密性尚可。
(4)摩擦焊：焊接面温度应控制在550℃左右为宜，焊前须退火，清理，规范列于表10－102。
表10－102 铝－钢摩擦焊规范
3．铝－铜焊接
铜在铝中最大溶解度548℃时为5．7%，小于这个含量时形成固溶体，大于它时，在晶界上存在固溶体和CuAl2的脆性共晶体。铝在铜中的含量超过9．5%时，形成Cu9Al4，变脆。因此不宜用熔焊法。可采用钎－熔焊、钎焊及各种压力焊。
(1)钎－熔焊：铜待焊面先搪一层锌基钎料。用气剂401，纯铝丝进行气焊，只熔化铝一侧。或镀锡、锌、银层，然后用钨极填丝氩弧焊进行钎熔焊。
(2)压力焊及钎焊：常用方法及其比较见表10－103。
表10－103 几种铝－铜焊接方法的比较
铝－铜闪光焊及电容储能对焊靠提高顶锻速度及足够大的顶锻力将已形成的金属间化合物的液态金属挤出焊口之外，使脆性层尽量薄和不连续，保证接头具有一定的塑性。
摩擦焊通过采用低转速即低温摩擦焊，可避免脆性金属间化合物的形成。其接头与冷压焊接头相同，均具有优良塑性。
铝－铜过渡接头在以后的焊接(如铝端与铝、铜端与铜焊接)及使用中，接缝处受热应小于300℃，受热时间应尽量短。