40MN卧式挤压机挤压容室加热铜棒的焊接

李　涛　李　龙　苍　燚

(中冶陕压重工设备有限公司，陕西711711)



40MN卧式挤压机挤压容室加热铜棒的焊接

李涛李龙苍燚

(中冶陕压重工设备有限公司，陕西711711)

摘要：介绍了40MN卧式挤压机挤压容室加热铜棒与连接紫铜板的焊接，要求焊后着色检测无缺陷，确定了氩弧焊工艺过程、工艺参数及紫铜氩弧焊的关键点。

关键词：卧式挤压机；挤压容室；加热铜棒；氩弧焊

40MN卧式挤压机挤压容室中有52根紫铜棒，材质均为T2，直径∅34 mm，两端头处与厚度为20 mm的紫铜板(材质T2)相连焊接。紫铜板钻∅35 mm的孔并开18 mm深坡口，铜棒插入孔内，将坡口焊平，形成一个电流回路，如图1所示。焊接后焊缝处加工后，要求着色检测。

图1　焊接工艺图

1工艺分析

紫铜焊接时，由于铜的物理性能特殊，熔敷金属流动性差，加上紫铜的导热性特别强，铜的导热系数是钢的7倍，焊接时将有大量的热量被传导，接头处焊材获得的焊接热输入不足，填充金属和焊件母材之间难于很好地熔合[1]。紫铜的焊接收缩率较大，焊接加热区较宽，因此焊接接头承受较大的收缩拉应力，造成焊后变形大，另外因母材杂质较多，表面不干净，有可能形成低熔点共晶物，从而导致熔池结晶时有热裂倾向，在焊接应力的作用下形成热裂纹[2]。一般用铜焊条施焊或熔化极氩弧焊，焊后着色检测气孔缺陷大。一般用正常的氩弧焊方法焊接时，容易出现母材不熔化，或者容易产生裂纹、未熔合、未焊透或气孔缺陷。下面介绍一种改善和防止缺陷的方法，选择合适的焊接材料，严格控制工艺参数，并作焊前预热[3、4]。

2工艺方法的确定

20 mm厚紫铜板坡口由机械加工而成，将铜板和铜棒组装在挤压容室内。焊接前，所有熔室的相关件都处于精加工后状态，打磨清理杂质及氧化皮，采用整体预热350～400℃。焊接时，局部火焰加热，采用手工钨极氩弧大电流焊接，钨极直径∅5 mm，采用特定的大规范专用焊把，并且焊接时要有焊接溶剂。一般板厚小于6 mm的紫铜板，用常规的氩弧焊焊把，∅2.5 mm钨极焊接。如果板加厚，焊接时由于铜的导热性大，母材不熔化。为了加大热输入，必须用较粗的∅4 mm钨极和配套大氩弧焊焊把。采用直流正接，电流I=380 A～400 A，气体流量12 L/min ～15 L/min。焊丝使用S201，∅2.5 mm，焊接工艺规范如表1所示。

表1　焊接工艺规范

焊接前，焊丝及坡口区域还要使用紫铜焊接溶剂CJ301。氩弧焊焊接紫铜不加焊接溶剂时，母材融化速度慢，经常有未熔合现象，并且热影响区大，焊接变形大。焊接溶剂的主要作用是去除焊接过程中生成的氧化物，改善母材润湿性能，使母材快速融化，获得致密的焊缝组织等。焊接溶剂的主要成分是硼酸(H3BO3)和硼砂(Na2B4O7·10H2O)，含有大量氧化硼，属于酸性熔剂。普通熔融状态的硼砂能溶解多种金属氧化物，生成硼酸盐(如ZnO·B2O3，CuO·B2O3，MnO·B2O3等)，形成熔渣浮在液态熔池表面。焊接时，焊接溶剂能有效地溶解氧化铜和氧化亚铜，焊接时呈液体熔渣覆盖在焊缝表面，防止金属氧化。

焊接时，为了保证电流回路不短路(飞溅或焊瘤引起)，每焊一根用电流表测量一次，保护好其他加工面，对不可避免的飞溅予以隔离，另外在焊接过程中，每焊一层，锤击焊缝，以减小焊接应力，有效防止热裂纹。

通过以上工艺方法，我公司产品40MN卧式挤压机挤压容室加热铜棒与连接紫铜板的焊接质量非常好，着色检测无缺陷。

3结论

在工业生产中经常遇到紫铜氩弧焊，一般薄板都比较好焊，但紫铜中厚板焊接较困难，往往预热温度不够，或焊接时层间温度不够。要保证母材预热温度不降低，就要持续局部预热。为保证热输入就要采用大钨极和大号氩弧焊焊把，还要加焊接溶剂，这样才能保证焊缝无缺陷。

参考文献

[1]徐阿兰,徐良达. 铜铝线焊接工艺探讨 [J]. 电工工具， 2014(6).

[2]顾丕雄. 热水罐内衬采用纯铜材料的焊接工艺 [J]. 金属加工， 2013(12).

[3]周振丰，张文钺.焊接冶金与金属焊接性[M].北京：机械工业出版社，1987.

[4]顾曾迪. 有色金属焊接[M].北京：机械工业出版社，1987.

编辑陈秀娟

Heating Copper Bar Welding of 40 MN

Horizontal Extruder Chamber

Li Tao, Li Long, Cang Yi

Abstract：Welding of heating copper bar and connecting copper plate of 40 MN horizontal extruder chamber has been described, meanwhile zero post-welding defect was supposed to obtain by penetrant inspection and argon arc welding process, process parameters and key points of copper argon arc welding have been determined.

Key words：horizontal extruder; extruding chamber; heating copper bar; argon arc welding

作者简介：李涛(1971—)，男，工程师，主要研究方向为焊接工艺。

收稿日期：2015—09—09

中图分类号：TG457.13

文献标志码：B