钢与铜及铜合金的焊接
出处：按学科分类—工业技术 河北科学技术出版社《实用焊接技术手册》第619页（2735字）
(一)钢与铜及铜合金的焊接性
钢与铜及铜合金的焊接主要存在三个问题：
(1)焊缝易产生热裂缝，这与低熔点共晶、晶界偏析及铜与钢线膨胀系数相差较大有关。
(2)热影响区产生铜的渗透裂纹，特别是铜及铜合金与不锈钢焊接时更为敏感。为了防止渗透裂纹，首先要合理选择焊接工艺，选用小的焊接线能量；其次是选择合适的填充材料，控制易产生低熔点共晶的元素和化合物(S、P、Cu2O、FeS、FeP等)，向焊缝中过渡Al、Si、Mn、Ti、V、Mo、Ni。
(3)焊接接头力学性能降低。
(二)低碳钢与铜的焊接
1．手工电弧焊
低碳钢与铜焊接可以选择低碳钢焊条，低碳钢板厚度小于4mm时，一般不开坡口，厚度大于4mm时都要开V形坡口，坡口角度为60°～70°，钝边为1mm～2mm，可不留间隙，焊接时电弧指向铜管一侧，尽量减少钢管一侧的熔化。对接时焊接工艺参数见表2－6－33。
表2－6－33 低碳钢与铜手工电弧焊对接焊接工艺参数［3］
为了获得具有足够塑性和抗裂性的铜钢接头，最好选用铜焊条，采用直流正接，并严格控制焊缝中铁的熔入量。
低碳钢与铜手工电弧焊工艺参数见表2－6－34。低碳钢与白铜手工电弧焊工艺参数见表2－6－35。
表2－6－34 低碳钢与铜手工电弧焊焊接工艺参数［3］
表2－6－35 低碳钢与白铜手工电弧焊焊接工艺参数［3］
2．埋弧自动焊
对于厚度大于10mm的铜－钢结构件，可采用埋弧焊焊接，开V形坡口，坡口角度为60°～70°，铜一侧角度稍大于钢侧，可为40°，钝边3mm，间隙0～2mm，焊丝偏向铜一侧，距离焊缝中心约5～8mm，以减少钢的熔化量。焊接坡口内可以放置铝丝或镍丝，作为填加焊丝。埋弧焊工艺参数见表2－6－36。
表2－6－36 低碳钢与铜埋弧自动焊焊接工艺参数［5］
3．电阻焊
闪光对焊时，钢的伸出长度L要比黄铜大2～3倍，比紫铜大2～3．5倍，并且要加强顶锻力以将接口处液体金属全部挤出，接口处产生一定塑性变形，有利于接口结合。
电阻对焊时，端面要求平齐而清洁，钢伸出长度L仍比铜大(钢L=2．5d时，黄铜L=1．0d，紫铜L=1．5d，d为焊件直径，mm)，表2－6－37为闪光对焊和电阻对焊工艺参数。
表2－6－37 低碳钢与铜闪光对焊和电阻对焊的焊接工艺参数
注：d为焊件直径，单位mm。
低碳钢薄板与铜合金薄板也可进行点焊或凸焊，焊接工艺参数要大，焊前进行表面清理，黄铜或紫铜更需要脱脂处理。为提高点焊质量，可在铜电极与铜之间放置0．6mm钼片。
(三)不锈钢与铜的焊接
不锈钢与铜及铜合金的焊接可采用手工电弧焊、埋弧焊、氩弧焊、钎焊等方法。
1．手工电弧焊
铜与不锈钢焊接时，最好选择蒙乃尔焊条(70%Ni，30%Cu)或镍基合金焊条，也可选用铜焊条(T237)，但应采用小直径、小电流、快速焊、不摆动的焊接工艺，且电弧指向铜一侧，以避免产生渗透裂纹。选择奥氏体不锈钢焊条易引起热裂纹。
2．埋弧焊
埋弧焊焊前，严格清理焊件、焊丝表面。8～10mm厚的焊件，一般开70°V形坡口，紫铜一侧40°，1Cr18Ni9Ti一侧30°，并采用铜衬垫。
焊丝一般选择铜焊丝，并在坡口内放置1～3根镍丝或Ni－Cu合金丝。应选择偏大的线能量，焊丝指向铜一侧，并距坡口中心约5～6mm。
焊接工艺参数见表2－6－38。
表2－6－38 不锈钢与紫铜埋弧自动焊焊接工艺参数
注：焊剂为HJ431，焊丝为T2，坡口中添加直径为2mm的Ni丝2根。
3．氩弧焊(TIG)
TIG焊时，需注意以下问题：
(1)钨极电弧必须偏离不锈钢一侧，指向铜一侧，距坡口中心约5～8mm，以控制不锈钢的熔化量。
(2)选择铜焊丝或Cu－Ni焊丝作为填充材料。根据生产条件，也可以选择含Al的青铜焊丝。其目的是为了改善焊缝金属的力学性能和防止铜的渗透裂纹。
(3)采用快速、不摆动的焊法。
(4)采用氩弧焊－钎焊的工艺，尽量减少不锈钢一侧的熔化量。对不锈钢来说是钎焊，而对铜来说属于熔化焊。
焊件接头形式有对接、角接两种，铜一侧可不开坡口，不锈钢一侧最好开半V形坡口。焊前清理表面，正反面涂上熔剂(H3BO370%，Na2B4O221%，CaF29%)，并烘干后施焊。焊丝尽量选用Ni－Cu合金焊丝(蒙乃尔合金)和含硅铝的铜合金焊丝(QA19－2，QA19－4，QSi3－1)。