铜及铜合金的焊接特点分析与优化

铜及铜合金经辗压或拉伸成不同厚度的铜板及铜合金板，不同规格的管子或各种不同形状的材料，都可以用焊接的方法制成各种不同的产品。铸造的铜及铜合金是通过模型直接浇注成需要形状的部件或产品，焊接只用于修复或补焊。在焊接与补焊中易产生下列不良影响：

1）难熔合：铜及铜合金的导热性比钢好得多，铜的热导率是钢的7倍，大量的热被传导出去，母材难以像钢那样局部熔化，对厚度大的铜及铜合金材料应焊前预热，采用功率大、热量集中的焊接方法进行焊接或补焊为宜。

2）易氧化：铜在常温时不易被氧化。但随着温度的升高，当超过300℃时，其氧化能力很快增大，当温度接近熔点时，其氧化能力最强，氧化的结果生成氧化亚铜（Cu₂O）。焊缝金属结晶时，氧化亚铜和铜形成低熔点（1064℃）结晶。分布在铜的晶界上，加上通过焊前预热，并采用功率大、热量集中的焊接方法使被焊工件热影响区很宽，焊缝区域晶粒较粗大，从而大大降低了焊接接头的力学性能，所以铜的焊接接头的性能一般低于母材。(https://www.xing528.com)

3）易形成气孔：铜导热性好，其焊接熔池比钢凝固速度快，液态熔池中气体上浮的时间短来不及逸出易形成气孔。

4）热裂纹：铜及铜合金焊接时在焊缝及熔合区易产生热裂纹。形成热裂纹的主要原因：铜及铜合金的线膨胀系数几乎比低碳钢大50%以上，由液态转变到固态时的收缩率也较大，对于刚度大的工件，焊接时会产生较大的内应力；熔池结晶过程中，在晶界易形成低熔点的氧化亚铜—铜的共晶物；凝固金属中的过饱和氢向金属的显微缺欠中扩散，或者它们与偏析物（如Cu₂O）反应生成的H₂O在金属中造成很大的压力；母材中的铋、铝等低熔点杂质在晶界上形成偏析；施焊时，由于合金元素的氧化及蒸发，有害杂质的侵入，焊缝金属及热影响区组织的粗大，加上一些焊接缺欠等问题，使焊接接头的强度、塑性、导电性、耐蚀性等往往低于母材。