紫铜电极板的焊接工艺研究

岳亚钊

（河钢股份有限公司承德分公司、河北省钒钛工程技术研究中心，河北 承德 067002）

紫铜是重要的一种导电金属材料，在工业及电子加工等领域具有很大用途。紫铜电极板的焊接工艺，是一种有别于传统焊接方法的技术，这种技术具有不可替代的优越性。但是，紫铜焊接对技术要求相对比较高，因而，必须结合紫铜的自身特性与焊接要求来制定焊接方案，提高焊接质量、效率，减少返工，降低资源浪费，解决技术上所存在的种种问题。为了确保焊接能更好的进行下去，在焊接之前就必须做好充分准备，即准备各种焊接材料、辅助工具及做好试验；焊接过程中必须遵守焊接供需、原则，不可违规，正确的进行焊接，提高焊接质量与效率，节省更多时间和精力。现将紫铜焊接工艺的技术特点与操作方法等整理供相关技术人员参考。

1 紫铜基本特性

紫铜一般又被称为红铜，即纯铜的一种，这种金属相比传统碳钢导热、导电性能更强外，其熔点为1083℃，可塑性强，也可采用冷压力方式进行加工，可以大量的应用于电线、电刷等对导电性要求较高的产品当中，诸如：紫铜目前可以应用到导电设备、器械制造当中，这主要得益于紫铜良好的稳定性才使之被广泛应用到生产制造当中。紫铜由于含有一定的氧又被称为含氧铜。目前，紫铜焊接方式主要选择以钨极氩弧焊为主，在焊接之前就要对紫铜进行加热，之所以要进行加热主要为了更好的进行焊接，提高焊接质量与焊缝区美观性。

2 紫铜焊接性分析

紫铜相比其他金属冷却速度更快，热胀性更强，因而，技术人员若采用钢和紫铜组成的异种焊接接头，在焊接的过程中比较容易引起焊缝渗透性裂缝出现，尤其是在低合金钢部位，进行焊接更容易引起渗透性裂缝出现，继而影响到焊接质量，破坏焊缝美观性，导致返工的问题出现。

焊缝区域出现裂缝除了受到焊接技术、加热等因素影响之外，同时也受到其他的化学物质的影响，其中，母材料含铁量降低时就会导致焊缝出现裂纹，影响焊接质量，特别注意的是焊缝金属的结晶特点与紫铜焊接基本上都是一致的，不会存在较大差别，而当母材料的含铁量增高时便能提高焊接质量，可减少焊接裂缝出现，诸如：当母材料中的含铁量增高至百分之十以上，便能提高抗裂缝的性能，因此，便可防止裂缝出现。接近缝区域的裂缝出现，主要还是由于金属材料之间的共同作用所导致的，这种情况主要出现在高温焊接过程中，由此就比较容易导致焊接质量不高问题出现，即组织越大焊缝裂纹就会变得更大，若能控制进缝渗透裂纹组织愈范围便能减少裂缝出现。

3 紫铜焊接方法

尽板紫铜焊接有很多，不同的方法都有不同的优点，诸如：埋弧焊和手弧焊等，然而，在选择焊接方法时我们更倾向于选择钨极氩弧焊技术。采用这种焊接方法不但更灵活，同时焊接效果也更佳，能满足高要求的焊接需求，可以减少母材料出现裂纹或气泡的情况出现。再者，当我们采用这种技术进行焊接时，还能提高焊接质量及焊缝美观性。另外，采用这种方式进行焊接还能减少焊接残渣飞溅，提高焊接稳定性。采用钨极氩弧焊来焊接母材料，还可以控制焊缝区的含铁量，将含铁量控制在百分之十至百分之四十三左右，而在使用这种焊接方式进行焊接时一般是采用直流正接，采用这种连接方式可以降低电极被烧毁的情况出现。同时还能充分地确保电弧稳定性，使焊缝区的熔深更深，从而能更好的连接母材料。

4 焊接技术试验与工艺评价

4.1 焊前试验

（1）焊接之前，需要进行一次焊接试验，可采用以钨极氩弧焊进行焊接试验，可帮助技术人员收集更多数据，这为后续更好开展实验提供更多技术参考，为后续更好开展研究工作打好基础[1]。开展试验的主要内容是对焊接部门的测试、焊缝技术应用、电弧位置与角度差异等。除此之外，也需要对水平固定位置进行检测，以帮助我们了解焊接效果，了解焊接的应用价值。从根本上来说，开展这一方面的焊接试验具有较大意义，从根本上来说，做好焊接前的试验对后续各项焊接工作开展，能提供更多参考，更好的进行焊接。

（2）需要对紫铜延伸部位进行长度的测试，开展这一方面测试，可帮助我们确定换热板位置、长度，最终就是为了确保焊缝部门中的Fe能保持在合理数值范围内，如该数值超标便会对产品的美观性，影响到产品的质量，再者就是，注重焊接部位的美观性。当二者都满足试验方面要求便可进入到下个阶段焊接。

（3）选换紫铜长度，在试验之前必须做好紫铜长度试验，一般紫铜延长长度为两至三厘米左右，此时进行焊接更符合试验要求，而焊接之后的效果也显得更加美观，颜色上更贴近紫铜颜色。焊缝中的主要成分为Cu，而Fe含量一般不会低于百分之十，这也使得焊缝更具有抗热能力，可避免因热量过大而引起裂纹出现，避免影响焊缝质量，确保焊缝区美观性不受影响。

（4）确定焊接电弧位置，在试验的过程中确定好焊接电弧位置，可以有效的避免焊缝出现裂纹现象，可以减少这一方面对焊缝部位的影响。在焊接的过程中尽量的不要做横向摆动操作，这可减少焊缝中的Fe含量，因而，可提高试验质量与效果，经过焊接之后所获得效果也更加令人满意[2]。这对后续进行焊接提供更多参考，同时还能解决焊缝问题。因而，采取这种焊接技术来进行焊接是可行的。

（5）焊接电流，从上述可知，紫铜导热系数一般都是比较高的，因而焊接散热比较快，因而，选择焊接电流相比焊接其他的金属材料要大很多。因而，在焊接的时候可以适当的加大电流，从而确保整个焊接能高效进行下去，尤其是避免烧毁焊接头等[3]。

（6）焊接速度，焊接紫铜时候，速度不宜过快，因为紫铜导热性较高，因而需要焊接适中速度即可，而采取这样的焊接方式还能防止金属材料散热过快的情况出现，也可以避免因焊接太久而引起金属材料过热的情况出现[4]。

（7）焊接极限，为了确保整个焊接过程中能更好的进行下去，避免电机烧坏的情况发生，可采用直流正接方式接入电流，这样便可以充分的保证电弧熔深，使电弧稳定性变得更高，使技术人员能更好的开展焊接工作，满足焊接要求[5]。

经过工艺试验之后，可得出此次焊接均达到预期要求，满足焊接所有需要，因而很适合进行焊接[6]。

4.2 焊接辅助设备选择

从上可知，紫铜电极板的导热性高而热容量大，因而，在焊接的过程中就需用两把焊炬对其进行预热和加温，这样便能确保整个焊接工作更好的开展下去，解决冷缩性等问题，如：紫铜散热较快，若不做好预热、加温，那么就很难保障焊接工作开展下去，也比较容易导致因散热快等而引起裂缝区出现。

（1）在焊接的过程中，应首先对焊缝区进行打磨，使焊缝区更容易被焊接；使焊接后焊缝区变得更加牢固，更稳定。

（2）板束水平方向进行旋转，将不同的板头进行两圈半焊接，以确保板头焊接部门焊缝更均匀。

（3）按照相应的焊接工艺来进行焊接，确定焊接速度和焊接时间、电流量。

（4）将电极板根据相关要求分为不同区域，然后在按照顺序来焊接不同的板头，两个扇形区域的板头可采用间接方式来进行焊接，采取这种方式来进行焊接时，可以避免焊头出现变形，同时还可以有效的防止板头出现裂缝而引起裂纹的出现，提高焊接质量。

5 焊缝水压试验与抗拉试验

在进行焊接前应做好两项实验，这两项试验为：焊缝水压试验、抗拉试验。只有经过两项试验，才能得出具体的焊接效果，才能获得第一手资料。前者在主要进行5MPay试验，在试验的过程中如果能够保证在0.5h无泄漏出现，即为试验合格，如果出现泄漏，便视为不合格；后者主要进行一次抗拉试验，主要分析母材料的抗拉试验，在试验之后如果出现十分明显的变形现象即视为不及格，需要重新选择材料，继续进行试验。做好这两项试验，加强材料的选择，那么才能保证后续焊接不出现问题，确保焊接过程中焊缝区不会出现裂缝，不会因焊接冷却而出现变形。因而，做好这两项试验是十分有必要的，同时也是必不可少的。

6 产品试验

进行产品试验，是为了了解在理想状态下的焊接情况，了解有无焊接问题；有无焊缝区裂缝出现；有无影响到焊缝区；有无气泡的出现；有无焊接缺陷。这为后续进行焊接提供了更多的保障，为技术人员提供更多的数据。当技术人员完成焊接工序之后，便需要对焊缝区进行检查，如：检查焊缝区有无焊缝缺陷出现。做好产品试验，能确保焊接工作更好的开展下去，解决焊接问题。当然，做好焊缝水压试验与抗拉试验同样也是非常重要的。

7 焊后处理

焊接之后，技术人员就要对焊接情况作评价，分析具体的焊接效果，了解有无焊接缺陷、问题的存在，若无问题则可以交付使用。若有问题，就应该及时的做好产品的分析，检查到底是哪一个步骤出现问题，做好记录。除此之外，还需要对材料做后期处理工作，如：使用锤子锤击焊接头以消除焊接后所产生的应力，还能减少焊接后的裂纹出现，可以有效的改善焊缝性能，对提高焊接质量都有很多益处。

8 总结

采用上述工艺焊接紫铜电极板，可以提高焊接质量、效果，同时还能降低因焊接技术与处理工艺不当而引起质量问题发生，在某种程度上又保障焊缝美观性。这其实也完全的表明，这一种焊接技术是具有较高的优越性的，是一项成功的技术，也是一项十分成熟的技术，另外，这也直接证明了，紫铜的焊接在没有其它更好的焊接工艺可替代时候，我们采用气焊加热以及焊条电弧焊的技术进行焊接是完全可行的，因而，从上述种种分析来看可见，此技术很具有推广价值，需要技术人员不断提升自身的焊接技能，确保其最大限度发挥作用。