铜合金的焊接一直以来都是一件非常具有挑战性的工作,采用激光光束振荡技术焊接铜合金,成功实现了铜合金板材的焊接。工艺参数经过优化后可以得到无缺陷的焊接接头。光束振荡造成的多个在熔化循环时形成复杂的熔化区的主要原因。
众所周知,铜及其合金是一种非常难以焊接的材料,其原因如下:铜及其合金的传导率比较高,造成熔化困难,因此大量的热需要用来补偿热消散和局部进行高度加热,结果形成热应力和终造成变形等缺陷。溶解的氧容易形成氧化物和气孔。对激光束的吸收率比较低,尤其是激光波长为700nm以上的时候,吸收率不到3%。
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。
焊接铜锌合金时,锌易蒸发,锌蒸气与氧结合形成白色ZnO,对人体有害,应有通风装置。焊前预热和提高焊速,可减少黄铜的流动范围,减少锌的蒸发。在焊缝中加入硅、锰等元素也可减少锌的损失。焊接铝青铜时,易形成难熔的Al2O3。滞留在焊缝中。焊接锡青铜时,有较大的结晶区,易产生晶间裂纹,硅黄铜(15%Zn,3%Si)和硅锰青铜(3%Si,1%Mn)都具有良好的焊接性能。
长期以来,铜及铜合金的焊接主要是应用钎焊、气焊、电弧焊、惰性气体保护焊、埋弧焊、扩散焊等方法。近年来,随着焊接技术的发展,又采用了电子束、激光、等离子弧等高能量热源进行焊接,取得了很好的效果。
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。