關鍵性能與效率差異
焊接效率:手工電弧焊電流小(通常 50-300A),單道焊透厚度≤5mm,效率低;埋弧焊電流大(300-1000A),單道焊透厚度可達 20mm,效率是手工焊的 5-10 倍。
焊縫質量:手工電弧焊受人為操作影響大,焊縫成形一致性一般,易出現飛濺、夾渣;埋弧焊自動化控制,焊縫成形均勻、缺陷少,力學性能更穩(wěn)定。
操作難度:手工電弧焊對焊工技能要求高,需控制運條速度、角度和電弧長度;埋弧焊只需設定參數,操作門檻低,人為誤差小。
銅合金焊接加工的核心是應對高導熱性、氧化問題,需根據合金類型(紫銅、黃銅、青銅)選擇適配方法。
核心技術難點
導熱系數(約為低碳鋼的 5-8 倍),焊接時熱量易流失,需高能量密度熱源。
易氧化生成 CuO、Cu?O,高溫下會降低焊縫韌性,需嚴格做好保護。
部分銅合金(如黃銅)焊接時易產生鋅蒸發(fā),導致氣孔和焊縫脆化。
常用焊接方法及適用場景
TIG 焊(鎢極氬弧焊):適合紫銅、青銅的薄板及精密件焊接,焊縫成形美觀,質量穩(wěn)定(如儀器儀表、小型管路)。
MIG 焊(熔化極氬弧焊):效率高于 TIG 焊,適合中厚板銅合金的批量生產(如機械結構、換熱器殼體)。
釬焊:適用于異種材料焊接或要求變形極小的場景(如銅與鋼、銅合金零部件裝配),接頭強度適中。
氧 - 乙炔焊:設備簡單,適合現場維修、厚壁紫銅焊接,但對操作技術要求高,易產生氧化缺陷。
關鍵工藝要點
焊前準備:機械打磨或化學清洗去除表面氧化膜、油污,紫銅焊接可適當預熱(200-500℃)。
保護措施:采用純氬或氬 - 氦混合氣體保護,焊接區(qū)域需全覆蓋,避免空氣侵入。
材料匹配:紫銅用 ERCu 焊絲,黃銅用 ERCuZn-3 焊絲,青銅需選對應合金成分的專用焊絲。
鈦合金焊接加工的核心是解決高溫氧化和脆化問題,其焊接質量直接影響材料的高強度、耐蝕性等核心性能,需嚴格控制保護氛圍和熱輸入。
核心技術難點
高溫活性強:鈦在 300℃以上易吸氫,600℃以上易吸氧、氮,生成脆硬的 TiH?、TiO?、TiN,導致焊縫塑性和韌性急劇下降。
熱裂紋敏感:β 鈦合金等易因合金元素偏析產生熱裂紋,需控制焊接參數。
變形難控制:鈦合金彈性模量低,焊接熱應力易導致較大變形,需采取剛性固定或分段焊接等措施。
常用焊接方法及適用場景
TIG 焊(鎢極氬弧焊)最常用方法,適合薄板(≤6mm)及精密構件焊接(如航空航天發(fā)動機部件、醫(yī)療器械)。需采用大流量高純氬(純度≥99.99%)保護,焊槍需帶拖罩,對熔池及高溫區(qū)(≥400℃)全程保護。
等離子弧焊能量密度更高,適合中厚板(6-15mm)焊接,焊縫深寬比大,熱影響區(qū)小(如壓力容器、導彈殼體),保護方式與 TIG 焊類似,但需加強背面保護。
電子束焊真空環(huán)境下焊接,徹底避免氧化,適合厚板(>15mm)及高要求構件(如核工業(yè)部件),但設備成本高,需真空環(huán)境限制了工件尺寸。
激光焊熱輸入集中,變形小,適合薄壁鈦合金(≤3mm)的高速焊接(如航空薄壁結構),但需配合惰性氣體保護,對裝配精度要求高。
關鍵工藝要點
焊前處理:用不銹鋼絲刷或化學蝕刻(氫氟酸 + 硝酸溶液)去除表面氧化膜、油污,避免雜質引入;工件和焊絲需在 150-250℃下烘干除氫。
保護措施:焊接區(qū)(熔池、熱影響區(qū)、背面)需用高純氬氣保護,保護范圍需覆蓋溫度>400℃的區(qū)域,必要時采用背面通氬工裝。
參數控制:采用小電流、高焊速,減少熱輸入(如 1mm 鈦板 TIG 焊電流 50-80A);避免多層焊時層間溫度過高(一般≤150℃)。
焊絲匹配:同質焊絲優(yōu)先(如 TC4 鈦合金用 TC4 焊絲),異種鈦合金焊接需選擇中間成分焊絲,避免脆化相生成。
鎳基合金焊接加工的核心是應對高溫強度保持、耐蝕性要求及焊接熱裂紋敏感性,需嚴格控制焊接材料匹配和熱輸入,以維持其在高溫、腐蝕環(huán)境下的核心性能。
核心技術難點
高溫脆性相析出:焊接熱循環(huán)易促使晶界生成 Laves 相、σ 相、碳化物等脆性相,導致焊縫及熱影響區(qū)(HAZ)韌性下降。
熱裂紋敏感:鎳基合金(尤其是含 Nb、Ti 的合金)凝固時易因低熔點共晶物(如 NbC-Ni?Nb)形成晶間液膜,產生凝固裂紋;部分合金(如 Inconel 600)還易出現液化裂紋。
耐蝕性保持:焊接過程中合金元素(Cr、Mo、Nb 等)燒損或偏析,會降低焊縫在酸、堿、高溫氧化環(huán)境中的耐蝕性。
常用焊接方法及適用場景
TIG 焊(鎢極氬弧焊)最常用方法,適合薄板(≤5mm)及精密構件(如化工設備襯里、航空發(fā)動機燃燒室),熱輸入易控制,焊縫成形好。需用高純氬(純度≥99.99%)保護,必要時加背面保護。
MIG 焊(熔化極氬弧焊)效率高于 TIG 焊,適合中厚板(5-20mm)批量焊接(如壓力容器簡體、熱交換器管板),采用藥芯焊絲或實芯焊絲配合 Ar+He 混合氣體(增強熔深)。
埋弧焊(SAW)適合厚板(≥10mm)長直焊縫(如管道、反應器殼體),需匹配低硅、低硫焊劑(如 HJ260),避免增硅導致熱裂紋。
電子束焊 / 激光焊熱輸入極小,適合薄壁高精密構件(如核工業(yè)部件),可減少脆性相析出,但設備成本高,對裝配精度要求嚴苛。
關鍵工藝要點
焊接材料匹配:優(yōu)先選用同質焊絲(如 Inconel 625 用 ERNiCrMo-3,Hastelloy C276 用 ERNiCrMo-4),確保合金元素(尤其是 Cr、Mo、Nb)含量與母材相當;異種鎳基合金焊接需選擇中間成分焊絲,避免脆化相。
熱裂紋預防:
控制熱輸入:采用小電流、高焊速(如 1mm 厚 Inconel 600 TIG 焊電流 80-100A,速度 10-15cm/min),減少熔池過熱。
降低拘束度:避免剛性固定,采用分段退焊法減少焊接應力。
焊絲微合金化:部分焊絲添加少量 B、Zr 細化晶粒,抑制晶間液膜。
焊后處理:
固溶處理:對時效強化型鎳基合金(如 Inconel 718),焊后需經 980-1060℃固溶 + 時效,溶解脆性相,恢復力學性能。
酸洗鈍化:用硝酸 + 氫氟酸混合溶液處理焊縫,去除氧化皮,恢復耐蝕性(尤其對化工用鎳基合金)。
焊前準備:用不銹鋼絲刷或機械打磨去除表面氧化皮、油污,禁止用碳鋼工具清理(避免 Fe 污染導致耐蝕性下降);焊絲需經 200-300℃烘干 1h,去除水分。
