紫铜管和不锈钢管的异种金属焊接技术

紫铜管和不锈钢管的异种金属焊接技术
紫铜与奥氏体不锈钢的焊接分析
紫铜与奥氏体不锈钢的焊接属于异种金属焊接,两者的物理性质差异很大,熔点相差达400℃以上,使焊接难度增大,能否获得满意的焊接接头,取决于被焊金属的物理性能、化学成分和所采用的焊接方法及工艺。
物理性能差异分析
铜和不锈钢物理性能比较,由表1可见,钢与铜物理性能差别很大,铜的热导率是钢的2316倍。焊接时热量会迅速从加热区向外传导,熔合区难以达到熔化温度,致使填充金属与母材不能很好熔合,产生焊不透现象。
铜的线胀系数比钢略大,而收缩率是钢的2135倍,且铜的导热能力强,冷却凝固时变形量大,而焊接接头的刚度大,则焊接变形受阻后就会产生很大的焊接应力,成为导致焊接裂纹产生的力学原因。
化学成分差异分析
根据金属学原理,元素间的相容性对异种金属的焊接性起决定性的作用,化学元素间的相互溶解度取决于溶质元素之间的晶体点阵类型、原子尺寸、晶格常数的差别。高温(912～1390℃)时Fe与Cu晶体结构均为面心立方(fcc)、原子半径尺寸相近、晶格常数接近,故钢与铜的焊接性较好[1]。但铜与钢焊接时,焊缝金属晶粒间容易形成(Cu+Cu2O),(Fe+Fe3S2),(Ni+Ni3S2)等多种低熔点共晶,在焊缝金属凝固结晶的后期,这些低熔点共晶以“液态薄膜”的形式连续分布在固态a铜的晶粒边界,割断固体晶体间的联系,削弱了晶间结合能力,致使焊缝金属塑性显著下降。此时,由于钢和铜之间显著的物理性能差异而或多或少产生的拉伸应力就有可能导致焊接接头脆弱部位产生热裂纹。铜和不锈钢的化学成分比较如表2。
根据对铜和钢焊接性的分析,选择正确的焊接方法及合适的填充材料,制定合理的焊接工艺是获得优良焊接接头的关键。