紫銅電極板的焊接工藝研究

岳亞釗

（河鋼股份有限公司承德分公司、河北省釩鈦工程技術(shù)研究中心，河北 承德 067002）

紫銅是重要的一種導(dǎo)電金屬材料，在工業(yè)及電子加工等領(lǐng)域具有很大用途。紫銅電極板的焊接工藝，是一種有別于傳統(tǒng)焊接方法的技術(shù)，這種技術(shù)具有不可替代的優(yōu)越性。但是，紫銅焊接對技術(shù)要求相對比較高，因而，必須結(jié)合紫銅的自身特性與焊接要求來制定焊接方案，提高焊接質(zhì)量、效率，減少返工，降低資源浪費，解決技術(shù)上所存在的種種問題。為了確保焊接能更好的進行下去，在焊接之前就必須做好充分準(zhǔn)備，即準(zhǔn)備各種焊接材料、輔助工具及做好試驗；焊接過程中必須遵守焊接供需、原則，不可違規(guī)，正確的進行焊接，提高焊接質(zhì)量與效率，節(jié)省更多時間和精力?，F(xiàn)將紫銅焊接工藝的技術(shù)特點與操作方法等整理供相關(guān)技術(shù)人員參考。

1 紫銅基本特性

紫銅一般又被稱為紅銅，即純銅的一種，這種金屬相比傳統(tǒng)碳鋼導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能更強外，其熔點為1083℃，可塑性強，也可采用冷壓力方式進行加工，可以大量的應(yīng)用于電線、電刷等對導(dǎo)電性要求較高的產(chǎn)品當(dāng)中，諸如：紫銅目前可以應(yīng)用到導(dǎo)電設(shè)備、器械制造當(dāng)中，這主要得益于紫銅良好的穩(wěn)定性才使之被廣泛應(yīng)用到生產(chǎn)制造當(dāng)中。紫銅由于含有一定的氧又被稱為含氧銅。目前，紫銅焊接方式主要選擇以鎢極氬弧焊為主，在焊接之前就要對紫銅進行加熱，之所以要進行加熱主要為了更好的進行焊接，提高焊接質(zhì)量與焊縫區(qū)美觀性。

2 紫銅焊接性分析

紫銅相比其他金屬冷卻速度更快，熱脹性更強，因而，技術(shù)人員若采用鋼和紫銅組成的異種焊接接頭，在焊接的過程中比較容易引起焊縫滲透性裂縫出現(xiàn)，尤其是在低合金鋼部位，進行焊接更容易引起滲透性裂縫出現(xiàn)，繼而影響到焊接質(zhì)量，破壞焊縫美觀性，導(dǎo)致返工的問題出現(xiàn)。

焊縫區(qū)域出現(xiàn)裂縫除了受到焊接技術(shù)、加熱等因素影響之外，同時也受到其他的化學(xué)物質(zhì)的影響，其中，母材料含鐵量降低時就會導(dǎo)致焊縫出現(xiàn)裂紋，影響焊接質(zhì)量，特別注意的是焊縫金屬的結(jié)晶特點與紫銅焊接基本上都是一致的，不會存在較大差別，而當(dāng)母材料的含鐵量增高時便能提高焊接質(zhì)量，可減少焊接裂縫出現(xiàn)，諸如：當(dāng)母材料中的含鐵量增高至百分之十以上，便能提高抗裂縫的性能，因此，便可防止裂縫出現(xiàn)。接近縫區(qū)域的裂縫出現(xiàn)，主要還是由于金屬材料之間的共同作用所導(dǎo)致的，這種情況主要出現(xiàn)在高溫焊接過程中，由此就比較容易導(dǎo)致焊接質(zhì)量不高問題出現(xiàn)，即組織越大焊縫裂紋就會變得更大，若能控制進縫滲透裂紋組織愈范圍便能減少裂縫出現(xiàn)。

3 紫銅焊接方法

盡板紫銅焊接有很多，不同的方法都有不同的優(yōu)點，諸如：埋弧焊和手弧焊等，然而，在選擇焊接方法時我們更傾向于選擇鎢極氬弧焊技術(shù)。采用這種焊接方法不但更靈活，同時焊接效果也更佳，能滿足高要求的焊接需求，可以減少母材料出現(xiàn)裂紋或氣泡的情況出現(xiàn)。再者，當(dāng)我們采用這種技術(shù)進行焊接時，還能提高焊接質(zhì)量及焊縫美觀性。另外，采用這種方式進行焊接還能減少焊接殘渣飛濺，提高焊接穩(wěn)定性。采用鎢極氬弧焊來焊接母材料，還可以控制焊縫區(qū)的含鐵量，將含鐵量控制在百分之十至百分之四十三左右，而在使用這種焊接方式進行焊接時一般是采用直流正接，采用這種連接方式可以降低電極被燒毀的情況出現(xiàn)。同時還能充分地確保電弧穩(wěn)定性，使焊縫區(qū)的熔深更深，從而能更好的連接母材料。

4 焊接技術(shù)試驗與工藝評價

4.1 焊前試驗

（1）焊接之前，需要進行一次焊接試驗，可采用以鎢極氬弧焊進行焊接試驗，可幫助技術(shù)人員收集更多數(shù)據(jù)，這為后續(xù)更好開展實驗提供更多技術(shù)參考，為后續(xù)更好開展研究工作打好基礎(chǔ)[1]。開展試驗的主要內(nèi)容是對焊接部門的測試、焊縫技術(shù)應(yīng)用、電弧位置與角度差異等。除此之外，也需要對水平固定位置進行檢測，以幫助我們了解焊接效果，了解焊接的應(yīng)用價值。從根本上來說，開展這一方面的焊接試驗具有較大意義，從根本上來說，做好焊接前的試驗對后續(xù)各項焊接工作開展，能提供更多參考，更好的進行焊接。

（2）需要對紫銅延伸部位進行長度的測試，開展這一方面測試，可幫助我們確定換熱板位置、長度，最終就是為了確保焊縫部門中的Fe能保持在合理數(shù)值范圍內(nèi)，如該數(shù)值超標(biāo)便會對產(chǎn)品的美觀性，影響到產(chǎn)品的質(zhì)量，再者就是，注重焊接部位的美觀性。當(dāng)二者都滿足試驗方面要求便可進入到下個階段焊接。

（3）選換紫銅長度，在試驗之前必須做好紫銅長度試驗，一般紫銅延長長度為兩至三厘米左右，此時進行焊接更符合試驗要求，而焊接之后的效果也顯得更加美觀，顏色上更貼近紫銅顏色。焊縫中的主要成分為Cu，而Fe含量一般不會低于百分之十，這也使得焊縫更具有抗熱能力，可避免因熱量過大而引起裂紋出現(xiàn)，避免影響焊縫質(zhì)量，確保焊縫區(qū)美觀性不受影響。

（4）確定焊接電弧位置，在試驗的過程中確定好焊接電弧位置，可以有效的避免焊縫出現(xiàn)裂紋現(xiàn)象，可以減少這一方面對焊縫部位的影響。在焊接的過程中盡量的不要做橫向擺動操作，這可減少焊縫中的Fe含量，因而，可提高試驗質(zhì)量與效果，經(jīng)過焊接之后所獲得效果也更加令人滿意[2]。這對后續(xù)進行焊接提供更多參考，同時還能解決焊縫問題。因而，采取這種焊接技術(shù)來進行焊接是可行的。

（5）焊接電流，從上述可知，紫銅導(dǎo)熱系數(shù)一般都是比較高的，因而焊接散熱比較快，因而，選擇焊接電流相比焊接其他的金屬材料要大很多。因而，在焊接的時候可以適當(dāng)?shù)募哟箅娏鳎瑥亩_保整個焊接能高效進行下去，尤其是避免燒毀焊接頭等[3]。

（6）焊接速度，焊接紫銅時候，速度不宜過快，因為紫銅導(dǎo)熱性較高，因而需要焊接適中速度即可，而采取這樣的焊接方式還能防止金屬材料散熱過快的情況出現(xiàn)，也可以避免因焊接太久而引起金屬材料過熱的情況出現(xiàn)[4]。

（7）焊接極限，為了確保整個焊接過程中能更好的進行下去，避免電機燒壞的情況發(fā)生，可采用直流正接方式接入電流，這樣便可以充分的保證電弧熔深，使電弧穩(wěn)定性變得更高，使技術(shù)人員能更好的開展焊接工作，滿足焊接要求[5]。

經(jīng)過工藝試驗之后，可得出此次焊接均達(dá)到預(yù)期要求，滿足焊接所有需要，因而很適合進行焊接[6]。

4.2 焊接輔助設(shè)備選擇

從上可知，紫銅電極板的導(dǎo)熱性高而熱容量大，因而，在焊接的過程中就需用兩把焊炬對其進行預(yù)熱和加溫，這樣便能確保整個焊接工作更好的開展下去，解決冷縮性等問題，如：紫銅散熱較快，若不做好預(yù)熱、加溫，那么就很難保障焊接工作開展下去，也比較容易導(dǎo)致因散熱快等而引起裂縫區(qū)出現(xiàn)。

（1）在焊接的過程中，應(yīng)首先對焊縫區(qū)進行打磨，使焊縫區(qū)更容易被焊接；使焊接后焊縫區(qū)變得更加牢固，更穩(wěn)定。

（2）板束水平方向進行旋轉(zhuǎn)，將不同的板頭進行兩圈半焊接，以確保板頭焊接部門焊縫更均勻。

（3）按照相應(yīng)的焊接工藝來進行焊接，確定焊接速度和焊接時間、電流量。

（4）將電極板根據(jù)相關(guān)要求分為不同區(qū)域，然后在按照順序來焊接不同的板頭，兩個扇形區(qū)域的板頭可采用間接方式來進行焊接，采取這種方式來進行焊接時，可以避免焊頭出現(xiàn)變形，同時還可以有效的防止板頭出現(xiàn)裂縫而引起裂紋的出現(xiàn)，提高焊接質(zhì)量。

5 焊縫水壓試驗與抗拉試驗

在進行焊接前應(yīng)做好兩項實驗，這兩項試驗為：焊縫水壓試驗、抗拉試驗。只有經(jīng)過兩項試驗，才能得出具體的焊接效果，才能獲得第一手資料。前者在主要進行5MPay試驗，在試驗的過程中如果能夠保證在0.5h無泄漏出現(xiàn)，即為試驗合格，如果出現(xiàn)泄漏，便視為不合格；后者主要進行一次抗拉試驗，主要分析母材料的抗拉試驗，在試驗之后如果出現(xiàn)十分明顯的變形現(xiàn)象即視為不及格，需要重新選擇材料，繼續(xù)進行試驗。做好這兩項試驗，加強材料的選擇，那么才能保證后續(xù)焊接不出現(xiàn)問題，確保焊接過程中焊縫區(qū)不會出現(xiàn)裂縫，不會因焊接冷卻而出現(xiàn)變形。因而，做好這兩項試驗是十分有必要的，同時也是必不可少的。

6 產(chǎn)品試驗

進行產(chǎn)品試驗，是為了了解在理想狀態(tài)下的焊接情況，了解有無焊接問題；有無焊縫區(qū)裂縫出現(xiàn)；有無影響到焊縫區(qū)；有無氣泡的出現(xiàn)；有無焊接缺陷。這為后續(xù)進行焊接提供了更多的保障，為技術(shù)人員提供更多的數(shù)據(jù)。當(dāng)技術(shù)人員完成焊接工序之后，便需要對焊縫區(qū)進行檢查，如：檢查焊縫區(qū)有無焊縫缺陷出現(xiàn)。做好產(chǎn)品試驗，能確保焊接工作更好的開展下去，解決焊接問題。當(dāng)然，做好焊縫水壓試驗與抗拉試驗同樣也是非常重要的。

7 焊后處理

焊接之后，技術(shù)人員就要對焊接情況作評價，分析具體的焊接效果，了解有無焊接缺陷、問題的存在，若無問題則可以交付使用。若有問題，就應(yīng)該及時的做好產(chǎn)品的分析，檢查到底是哪一個步驟出現(xiàn)問題，做好記錄。除此之外，還需要對材料做后期處理工作，如：使用錘子錘擊焊接頭以消除焊接后所產(chǎn)生的應(yīng)力，還能減少焊接后的裂紋出現(xiàn)，可以有效的改善焊縫性能，對提高焊接質(zhì)量都有很多益處。

8 總結(jié)

采用上述工藝焊接紫銅電極板，可以提高焊接質(zhì)量、效果，同時還能降低因焊接技術(shù)與處理工藝不當(dāng)而引起質(zhì)量問題發(fā)生，在某種程度上又保障焊縫美觀性。這其實也完全的表明，這一種焊接技術(shù)是具有較高的優(yōu)越性的，是一項成功的技術(shù)，也是一項十分成熟的技術(shù)，另外，這也直接證明了，紫銅的焊接在沒有其它更好的焊接工藝可替代時候，我們采用氣焊加熱以及焊條電弧焊的技術(shù)進行焊接是完全可行的，因而，從上述種種分析來看可見，此技術(shù)很具有推廣價值，需要技術(shù)人員不斷提升自身的焊接技能，確保其最大限度發(fā)揮作用。