青铜的焊接

六、青铜的焊接

青铜的焊接要比紫铜和黄铜容易。青铜的种类较多，化学成分及物理性能差别较大，因此，它们的焊接性也有一定区别。

1.铝青铜的焊接

铝青铜具有良好的耐腐蚀性、高的强度和韧性，因而应用较为广泛。铝青铜中的铝在高温下极易与氧生成致密的Al₂O₃薄膜，其熔点为2050℃，具有一定的吸水性。如果焊前不清理，焊缝中易出现气孔、夹渣和未熔合等缺陷。为了减少和防止缺陷，在焊接铝青铜前必须清理表面的Al₂O₃膜。铝青铜氩弧焊时，应采用交流或直流反接，借助“阴极破碎”作用，清除焊接区内的氧化膜，保证焊接过程顺利进行。

(1)铝青铜的焊条电弧焊。

铝青铜焊条电弧焊用的焊条主要为T237，该焊条的电弧稳定性较好，飞溅少，脱渣容易。

为了防止裂纹、气孔、夹渣等缺陷，应采用较大的坡口角度(90°～100°)和较大的焊接电流。尽量采用短弧焊，这样有利于防止夹渣的产生。其工艺参数列于表5－70。操作过程中，焊条不宜做横向摆动。多层焊时，必须对焊缝表面进行层间清理。经焊补后的铝青铜铸件应缓慢冷却，或在焊后热态下锤击，以消除焊接应力。

表5－70　铝青铜的焊条电弧焊工艺参数

(2)铝青铜的气焊。

铝青铜气焊时用机械方法或化学方法去除Al₂O₃薄膜。机械方法是用填充焊丝在熔池表面排除氧化物，焊接时，用焊丝的一端摩擦熔池表面，随着焊接方向一下一下地拨动熔池，使熔化的焊丝和母材金属熔合在一起，以免出现夹渣和重皮现象。化学方法是采用含有氯化盐和氟化盐的熔剂。

铝青铜气焊时采用铝青铜焊丝作为填充金属，火焰性质为中性焰。焊前对焊件进行预热，预热温度为100～150℃。铝青铜气焊时的操作难度较大，主要是很难完全消除Al₂O₃薄膜，一般推荐气焊焊接铝青铜。

(3)铝青铜的手工钨极氩弧焊。

采用手工钨极氩弧焊焊接铝青铜时，焊前可采取预热措施，预热温度为150℃左右。尽量选用交流电源。当用该方法焊补大尺寸的铝青铜铸件时，一般要将工件倾斜15°，并进行上坡焊。工艺参数见表5－71。

表5－71　铝青铜手工钨极氩弧焊的工艺参数

(4)铝青铜的熔化极氩弧焊。

对于厚度大于3mm的铝青铜焊件，一般采用熔化极氩弧焊。当厚度大于12mm时，经常采用MIG焊。采用该焊接方法，焊接接头的力学性能较好，焊缝致密，晶粒细小，能有效避免气孔、裂纹等缺陷。铝青铜的MIG焊工艺参数见表5－72。

表5－72　铝青铜的MIG焊工艺参数

(5)铝青铜的碳弧焊。

铝青铜的碳弧焊经常用来补焊铸件缺陷以及磨损件的修复。铝青铜的导热性较好，当壁厚大于12mm时，一般将焊件预热到150～300℃。为了去除Al₂O₃薄膜，一般采用含有氟化物和氯化物的熔剂。最简单的熔剂是由氯化钠和80%的水晶石粉组成的。铝青铜碳弧焊时经常采用直流正接。焊接参数见表5－73。

表5－73　铝青铜碳弧焊焊接参数

2.锡青铜的焊接

锡青铜中的合金元素锡在高温下容易被氧化，生成SnO₂并溶解于铜液中，焊接熔池溶入SnO₂后，在焊缝金属冷却结晶过程中往往会引起较明显的偏析现象，低熔点的偏析物受热熔化后，便在焊件表面呈细小的球状锡球析出，降低了锡青铜的强度和耐腐蚀性能。锡青铜的结晶温度区间大，为150～160℃，结晶时液体金属不能充分填满树枝晶粒间隙，易形成疏松，产生结晶裂纹、气孔。锡青铜多数为铸件，其高温强度和塑性较低，焊接时，需将铸件垫平，严防撞击铸件。壁厚和结构刚性较大的铸件，补焊前应进行预热，温度为100～200℃。

(1)锡青铜的焊条电弧焊。

焊条电弧焊主要用于锡青铜铸件的焊补。焊补前先将锡青铜铸件上的缩孔、裂纹等缺陷全部清理干净，并在缺陷处开出60°～70°的V形坡口。为了防止裂纹，在焊补处需将工件垫平，在焊接过程中不要冲撞工件，焊后也不要立即搬动。

焊条电弧焊常用的焊条主要为T227，该焊条的焊丝成分为锡7%～9%，镍1%～1.5%，磷0.25%～0.4%。药皮配方为大理石9.7%，氟石8.0%，锰铁72%，黏土3.4%，石墨4.6%，铝粉2.3%。对于厚度或刚性较大的工件，焊补前应进行预热，预热温度为100～200℃。锡青铜的焊条电弧焊工艺参数见表5－74。焊接时尽量选用较大的焊接电流和较高的焊接速度，一般电弧长度为5～6mm。

表5－74　锡青铜的焊条电弧焊工艺参数

(2)锡青铜的手工钨极氩弧焊。

锡青铜采用氩弧焊所用填充焊丝中，锡的含量要比基本金属高1%～2%，以补充焊接过程中锡的烧损。对于含锡量较高的锡青铜，还可在焊丝中加入硅、磷、锰等脱氧元素。铸造的锡青铜焊丝应放在15%硫酸和6%氯化氨的水溶液中清洗，然后用热水把残余的溶液冲刷干净。锡青铜的手工钨极氩弧补焊工艺参数列于表5－75。焊后将焊件置于200℃的炉中缓冷。必要时用平头锤锤击焊缝，以细化晶粒，提高焊缝的强度。

表5－75　锡青铜的手工钨极氩弧补焊工艺参数

3．硅青铜的焊接

硅青铜导热系数小，焊接性良好，焊前不必预热。但焊缝及热影响区在热脆性温度区间(800～950℃)易产生裂纹。为了防止裂纹和二氧化硅薄膜的有害作用，应缩短800～950℃高温停留时间;采用能量集中、保护性能好的焊接方法，钨极氩弧焊应采用交流电源;熔化极氩弧焊时，则采用直流反接;多层焊时应逐层清除焊缝表面的氧化膜，以保证焊缝质量。

硅青铜气焊及碳弧焊用的焊丝主要为HS224，熔剂的组成有硼砂90%、氯化钠10%或硼砂72%、磷酸钠15%、氯化钠13%两种。硅青铜焊条电弧焊时，采用T207或T237。硅青铜焊接最好采用惰性气体保护焊。手工钨极氩弧焊时，可选用直流或交流电源。采用直流电源焊接时，在熔池表面易形成一层难熔的氧化硅薄膜，交流电源可有效地去除熔池表面的氧化膜。采用交流电源时，硅青铜的手工钨极氩弧焊工艺参数见表5－76。焊接时要保持小熔池，多层焊时应注意逐层清理焊缝表面的氧化膜。

表5－76　硅青铜对接手工钨极氩弧焊工艺参数