金華銅合金焊接原理

當焊接參數進行優化時，沒有焊接缺陷存在，如氣孔，裂紋等，這些是銅合金應用時的關鍵指標。采用多模光纖激光進行焊接銅合金的厚度為1.5mm的時候，可以實現無缺陷的焊接，焊接參數為：焊接速度在3.5 到4 m/min，采用圓形的焊接模型，圓形的旋轉直徑為0.6–1 mm，頻率為100Hz。

光束振蕩對焊接工藝產生了積極的影響，這是因為焊接模式從匙孔效應轉變為傳導焊接模式。沒有施加光束振蕩的條件下，樣品中存在大量的氣孔缺陷，飛濺和空穴，導致的原因是匙孔的不穩定性。

高的旋轉直徑和旋轉頻率增加了焊道之間的搭接，導致交互作用時間變短，因此，焊道的穿透能力下降。然而，焊道表面的形態呈現出較少的缺陷，如飛濺和表面空穴。由于焊接工藝不是對稱的，這是因為光束旋轉的原因造成的，在高速旋轉頻率的作用下底部存在不飽滿。在高的焊接速度下，盡管表面空穴和飛濺減少，但焊接深度顯著下降。測試不同的光束運動軌跡后發現，圓形的運動軌跡是效果佳的。

在焊接的熔化化區發現非傳統的顯微組織特征，這些圓形的條帶是由于凝固在光束振動的條件下所形成的。圓形的條帶表明激光光束和材料的相互作用的邊界相類似。由于光束擺動效應，在相互作用的時間間隔Δt中，激光束接觸在熔化區可以接觸到同熔池更多的相互作用時間。在每一旋轉過程中，它就會發生部分材料熔化和產生圓形的熔化線，從而在選裝中凝固形成外延生長的模式。在銅合金的增材制造過程中，會觀察到相似的現象，但，實際上，此時的形成歸因于Cu2O的存在。

焊接銅鋅合金時，鋅易蒸發，鋅蒸氣與氧結合形成白色ZnO，對人體有害，應有通風裝置。焊前預熱和提高焊速，可減少黃銅的流動范圍，減少鋅的蒸發。在焊縫中加入硅、錳等元素也可減少鋅的損失。焊接鋁青銅時，易形成難熔的Al2O3。滯留在焊縫中。焊接錫青銅時，有較大的結晶區，易產生晶間裂紋，硅黃銅(15％Zn，3％Si)和硅錳青銅(3％Si，1％Mn)都具有良好的焊接性能。

白銅是銅鎳合金,顏色呈銀色或淡灰白色。白銅具有耐熱和耐寒的性能,中等強度,塑性高,能進行冷熱壓力加工,還有很好的電學性能,除用作結構材料外,還是重要的高電阻和熱電偶合金。所以,白銅按其用途可分為結構白銅和電工白銅。結構白銅具有很好的耐蝕性,優良的力學性能和壓力加工性能,焊接性好,主要用來制造冷凝管、蒸發器、熱交換器和各種高強度的耐蝕件等。另外,白銅中也可加入其它元素,形成鐵白銅、鋅白銅、鋁白銅、錳白銅等。

青銅是Cu與Sn、Al、Si等元素的合金。按成分可分為錫青銅、鋁青銅、硅青銅等。青銅具有較高的耐磨性、力學性能和耐蝕性,彈性和焊接性能都很好,且線收縮系數小。青銅廣泛用于鑄件和加工制品。

銅合金的焊接,主要的問題是裂紋。與銅一樣,由于雜質在晶界析出,銅合金也十分容易形成裂紋。在鋁青銅中,由于含Al量比較低,所以形成了T單相的焊縫組織,裂紋敏感性比較高,特別是多層焊時,層易出現裂紋。如果提高Al的含量,就會形成T+U的雙相組織,可以抑制裂紋的出現,但是Al的含量過高,會在U相中析出V2硬質相,又會使裂紋敏感性增大,所以, Al的含量以7%～ 11%為宜,且要加入一定量的Ni、 Fe、 Mn來抑制V2硬質相的析出。

鋼和銅中都含有雜質,在焊接過程中能形成各種=低熔點共晶體和脆性化合物,容易產生偏析。焊接低碳鋼和銅、銅合金時,焊縫中易形成FeS (熔點為1 189℃ )、 FeP (熔點為1 050℃ )和(Fe+ FeS)共晶體(共晶溫度為985℃ )。再加上銅中的一些低熔點共晶體,這些化合物和低熔點共晶體偏析于晶界,嚴重地削弱了金屬在高溫時的晶間結合力,焊縫易產生熱裂紋。