青浦铜合金焊接原理

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%。

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。

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。

对铜合金进行的焊接加工。铜合金的导热率高，焊接时，从焊缝中心向母材迅速散热，焊缝易形成粗大的树枝晶。同时，焊缝内的合金元素、杂质和氧化亚铜与铜形成的低熔点共晶集中分布在晶界上，严重地削弱了晶间结合力，在焊接应力作用下，易产生热裂。因此，大的工件应进行焊前预热，这对焊接缺陷能起到一定的消除作用。高的导热率对于接头形式和熔化焊接技术有特殊要求，只有在热源与焊接接头呈对称位置时，才能获得均匀的焊缝。铜合金液态流动性好，不适于悬空单面对接焊，也不宜采用立焊和仰焊。

在单道对接焊时应采用垫板。常用垫板材料有：铜、石墨和干石棉等。铜合金焊接时吸气较严重，液态时溶解大量氢，在冷却凝固过程中，由于其溶解度降低，氢来不及逸出，在焊缝和熔合区形成气孔。氢还能与氧化亚铜反应生成水泡，形成另一种气孔。铜合金线膨胀系数较大，焊接时，焊件产生较大变形。

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。