前言
紫銅具有面心立方結(jié)構(gòu)，其密度為8.9×103kg/m?，約為鋁的3倍，導(dǎo)電率1.68×10-8Ωm和熱導(dǎo)率391W/mK約為鋁的1.5倍。因此，紫銅以其優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性，以及在某些介質(zhì)中良好的抗腐蝕性能而成為電子、化工、船舶、能源動力、交通等工業(yè)領(lǐng)域中高效導(dǎo)熱和換熱管道、導(dǎo)電、抗腐蝕部件的優(yōu)選材料。
一、紫銅的焊接研究現(xiàn)狀
紫銅雖然有著各種優(yōu)良的性質(zhì)，但是由于其導(dǎo)熱率高，焊接過程中容易出現(xiàn)熱裂紋、氣孔等缺陷。長期以來，紫銅的焊接主要是氣焊、釬焊、手工電弧焊、TIG焊、電子束焊等。
二、紫銅件常用焊接方法分析
1、氣焊
氣體熔焊比較適于薄銅件、銅件的修補或不重要結(jié)構(gòu)的焊接。在對厚壁紫銅件焊接中存在許多問題：
（1）預(yù)熱溫度高(600-700℃)，且焊接過程應(yīng)連續(xù)進行。加熱時間長，輸入的熱容量大，焊接熱影響區(qū)較大，組織及性能變化較大，工人的工作條件十分惡劣。
（2）氣焊的保護效果不好。空氣中的還原性氣氛侵入焊縫，銅中氧化物被還原。形成1066℃的低熔點共晶體(Cu+Cu2O)分布于晶界，增加了熱裂紋的傾向。
（3）焊縫成型差、易變形、易出現(xiàn)氣孔、未熔合、裂紋等缺陷。因高溫的銅液容易吸收氣體，而且熱影響區(qū)金屬晶粒容易長大變脆，所以焊接時進行單道焊。
2、手工電弧焊
手工電弧焊是熔焊中最常用的一種焊接方法。具有操作簡單、靈活等優(yōu)點。在紫銅焊接中的主要問題是預(yù)熱溫度高，焊接質(zhì)量差。具體問題如下：
（1）焊接工藝復(fù)雜。焊前預(yù)熱（500-600℃）溫度高，并且要保證焊接過程的連續(xù)進行。這樣焊接區(qū)域高溫停留時間長，工人的工作條件十分惡劣。同時熱影響區(qū)范圍大、組織及接頭性能變化較大。
（2）合金元素蒸發(fā)嚴(yán)重。焊縫含氫、氧量高，鋅蒸發(fā)嚴(yán)重、容易出現(xiàn)氣孔、裂紋等缺陷。
（3）焊接質(zhì)量不穩(wěn)定，焊縫成型差，接頭強度低。為了克服一般紫銅焊條熱輸入量小、抗裂性差的特點，研制了專用于導(dǎo)電紫銅排焊接用的焊條，經(jīng)使用效果良好。
3、TIG熔焊
TIG熔焊是紫銅焊接中一種較常用的焊接方法。對4mm以下的薄板紫銅件可不預(yù)熱焊接，接頭質(zhì)量較好。但對于4mm以上的紫銅件焊接中,預(yù)熱(400-600℃)溫度高仍是主要問題。其缺點具體體現(xiàn)為：
（1）輸入的熱容量大，工人的工作條件十分惡劣。并且熱影響區(qū)范圍大、組織及接頭性能變化較大、接頭強度受損嚴(yán)重、生產(chǎn)效率低。
（2）受焊接電流大、焊接速度快的影響,熔池中溶解的擴散氫較難溢出，容易形成氣孔、裂紋、未熔合、未焊透等缺陷。如在填充T2焊絲配合焊劑301時接頭容易出現(xiàn)氣孔及熱裂紋等缺陷。在填充焊絲201時接頭容易出現(xiàn)裂紋及氣孔等缺陷。
4、TIG釬焊
TIG釬焊是一種比較具有發(fā)展前景的焊接方法。TIG焊具有熱量集中、加熱升溫速度快、氬氣可對近縫區(qū)有一定的冷卻作用及TIG釬焊所特有的“陰極霧化”現(xiàn)象等特點。為保證良好的釬焊接頭（即母材不熔化），電弧TIG釬焊要求采用較低的熱輸入。TIG釬焊具有高效節(jié)能、釬焊接頭在高溫停留時間短、熱影響區(qū)較窄、組織與性能變化較小、無釬劑腐蝕作用、焊后不需要清洗、釬縫成形美觀、速度快等優(yōu)點。但其接頭強度低、焊縫硬度高、塑性、韌性差。
5、電子束焊
電子束焊接具有能量密度高和穿透能力很強、冷速快、晶粒細、熱影響區(qū)小等優(yōu)點。在對厚壁紫銅作穿透性焊接有很大的優(yōu)越性。但在厚壁紫銅焊接時由于電子束沖擊發(fā)生熔化金屬的飛濺，導(dǎo)致焊縫成形變壞。由于其能量密度特別大，試件極容易燒穿，銅水流淌，不能形成焊縫。此外電子束焊接設(shè)備昂貴，焊接要求在真空中進行，工作環(huán)境受真空室大小限制。
6、MIG焊
MIG焊具有適應(yīng)范圍廣，生產(chǎn)效率高，焊接變形小，焊接過程易于實現(xiàn)自動化等優(yōu)點。是焊接中、厚壁紫銅的理想方法。但必須預(yù)熱600-700℃，對氧元素很敏感，在焊接脫氧不足的銅時，焊縫的氣孔較多，且強度較低。同時對薄板焊接指導(dǎo)意義不強，在焊接薄板時熔池的穩(wěn)定性差，容易出現(xiàn)熔池過熱、下塌等焊接質(zhì)量問題。
7、攪拌摩擦焊
攪拌摩擦焊是近些年代發(fā)展起來的固態(tài)塑性連接方法,由于焊接過程中焊縫金屬不發(fā)生熔化,不會出現(xiàn)與熔化焊相關(guān)的裂紋，氣孔等缺陷；焊接過程中不需使用保護氣體、填充焊絲,焊前不需對接頭進行嚴(yán)格的清洗，焊接生產(chǎn)成本較低，易于實現(xiàn)自動化，焊縫質(zhì)量穩(wěn)定可靠性高。
三、總結(jié)
綜上所述，紫銅用熔化焊方法焊接時由于其導(dǎo)熱系數(shù)大、并且易于與其中的雜質(zhì)形成低熔點化合物,因而其焊縫成形能力差、熱裂傾向大,容易出現(xiàn)未焊透、熱裂紋、氣孔等缺陷。TIG釬焊雖是一種有發(fā)展前景的焊接方法，但其接頭強度低、韌性差，故應(yīng)用并不廣泛。在設(shè)備、成本、生產(chǎn)周期等方面的影響下，現(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的仍然是TIG焊。TIG焊不但使用靈活方便，適用于多角度焊接，而且使用成本不高，有利于大規(guī)模使用。
