崇明铜合金焊接技术要求

光束摇摆（振荡）扩大了激光束与材料之间相互作用的面积和焊接宽度，降低了焊接过程中所需要的热输入。在高反射材料中，如铜合金，采用光束振荡，材料的局部温度会升高和提高对激光的吸收率。能量的效率会增加，因为在焊接过程中的反射变少。另外一个主要的优势在于适宜的光束振荡激光头在使用时，可以控制热温度梯度和匙孔的稳定性，这将导致焊接缺陷的减少和获得光滑的焊缝表面。

高的旋转直径和旋转频率增加了焊道之间的搭接，导致交互作用时间变短，因此，焊道的穿透能力下降。然而，焊道表面的形态呈现出较少的缺陷，如飞溅和表面空穴。由于焊接工艺不是对称的，这是因为光束旋转的原因造成的，在高速旋转频率的作用下底部存在不饱满。在高的焊接速度下，尽管表面空穴和飞溅减少，但焊接深度显著下降。测试不同的光束运动轨迹后发现，圆形的运动轨迹是效果佳的。

在焊接的熔化化区发现非传统的显微组织特征，这些圆形的条带是由于凝固在光束振动的条件下所形成的。圆形的条带表明激光光束和材料的相互作用的边界相类似。由于光束摆动效应，在相互作用的时间间隔Δt中，激光束接触在熔化区可以接触到同熔池更多的相互作用时间。在每一旋转过程中，它就会发生部分材料熔化和产生圆形的熔化线，从而在选装中凝固形成外延生长的模式。在铜合金的增材制造过程中，会观察到相似的现象，但，实际上，此时的形成归因于Cu2O的存在。

铜及铜合金具有的导电性能和导热性能，可进行软钎焊和其他焊接，但由于铜及铜合金的高熔点和极易氧化性能，致使铜及铜合金的焊接存在以下技术难点
(1)高熔点和高导热性，使铜和铜合金焊接温度很高，采用常规焊接工艺参数时， 铜材很难熔化，不能很好地熔合；
(2)焊接接头的热裂倾向大，焊接时，熔池内铜与其中的杂质形成低熔点共晶物， 使铜及铜合金具有明显的热脆性，产生热裂纹；
(3)铜及铜合金焊接易产生气孔的缺陷，且比碳钢严重得多，主要是氢气孔；
(4)焊接接头性能的变化，晶粒粗化，塑性下降，耐蚀性下降等。

目前铜及铜合金焊接主要采用气焊、惰性气体保护焊、埋弧焊、钎焊等方法，但这些焊接方法的焊接温度均需要达到铜及铜合金的熔点温度，在高温情况下，铜会软化，影响铜及铜合金的机械性能和力学性能。

铜为面心立方晶格,具有较多的形变滑移系,室温、高温变形能力很好,退火状态的铜,不经中间退火可压缩85%～ 95%而不产生裂纹。但纯铜在500～ 600℃呈现“中温脆性”。在焊接过程中,易在此温度区间发生裂纹。据研究,“中温脆性”和杂质的性质、含量、分布、固溶度等有关。铜可分为无氧铜和含有少量氧的纯铜。纯铜的导电性能好,常用于导电材料,但是存在Cu2O-Cu的低熔点共晶物,焊接时易出现裂纹。无氧铜又可分为用P、Mn脱氧的脱氧铜和无氧铜,由于其焊接性好,常用于焊接结构。

白铜是铜镍合金,颜色呈银色或淡灰白色。白铜具有耐热和耐寒的性能,中等强度,塑性高,能进行冷热压力加工,还有很好的电学性能,除用作结构材料外,还是重要的高电阻和热电偶合金。所以,白铜按其用途可分为结构白铜和电工白铜。结构白铜具有很好的耐蚀性,优良的力学性能和压力加工性能,焊接性好,主要用来制造冷凝管、蒸发器、热交换器和各种高强度的耐蚀件等。另外,白铜中也可加入其它元素,形成铁白铜、锌白铜、铝白铜、锰白铜等。

黄铜是Cu-Zn合金,根据Zn的含量不同又可分为很多种,为了改变黄铜的性能,也可以加入其它元素,如Al、Ni、Mn等。从而形成了铝黄铜、镍黄铜、锰黄铜等。由Cu-Zn二元系相图可知,黄铜固态下有T、U、V、W、X、Z六个相,其中T相是以铜为基的固溶体,其晶格常数随Zn含量的增加而增大。 Zn在铜中的溶解度与一般合金相反,随温度降低而增加,在456℃时固溶度达大值后, Zn在铜中溶解度随温度的降低而减少。T固溶体具有良好的塑性,可进行冷热加工,并有良好的焊接性能。

铜合金的焊接,主要的问题是裂纹。与铜一样,由于杂质在晶界析出,铜合金也十分容易形成裂纹。在铝青铜中,由于含Al量比较低,所以形成了T单相的焊缝组织,裂纹敏感性比较高,特别是多层焊时,层易出现裂纹。如果提高Al的含量,就会形成T+U的双相组织,可以抑制裂纹的出现,但是Al的含量过高,会在U相中析出V2硬质相,又会使裂纹敏感性增大,所以, Al的含量以7%～ 11%为宜,且要加入一定量的Ni、 Fe、 Mn来抑制V2硬质相的析出。