铜覆层碳钢复合材料的焊接

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1．主要问题

(1)基层铁对覆层具有稀释作用，这不但使复层的导电性降低，还会导致裂纹、气孔等缺陷。

(2)覆层Cu金属进入基层焊缝时，容易产生低熔共晶组织Cu₂O-Cu，该组织分布在晶界上，易导致热裂纹，而且使焊缝韧性严重降低。

(3)铜对铁的表面活性高，熔融的铜易于沿晶界渗入铁中，使钢的近缝区产生渗透裂纹。在钢上堆焊一层镍或镍铜金属作为过渡层，可避免该缺陷。

2．焊接工艺

(1)坡口形式 首先在基层金属上开坡口，薄件可采用Ⅰ形坡口，厚件可采用V形、U形、X形以及V和U联合形坡口，如图2－10－1所示。为了防止铜向基层焊缝中渗透，应去除接头附近的覆层金属。

(2)焊接顺序 一般情况下，先焊接基层，第一道焊缝中应注意不要熔入覆层金属，以防焊缝脆化及焊接裂纹。除了将焊缝附近的覆层金属去除外，还需要采用适当的接头设计。焊完基层后，首先对基层焊道进行清焊根，再焊接一层或多层过渡层，最后再焊接覆层。过渡层金属应与基层金属及覆层金属均具有良好的相容性。

焊接角接接头时，无论覆层位于内侧还是外侧，均应先焊接基层。覆层位于内侧时，焊接过渡层以前应先从内部清理基层焊根。覆层位于外侧时，也应对最后的基层焊道进行清理，然后再焊接过渡层。

不能进行双面焊时，应开图2－10－1(f)或(g)中示出的坡口。

图2－10－1 焊接坡口^［4］

(3)焊接材料的选择 基层焊接所用的焊丝应保证接头具有要求的力学性能。过渡层焊丝一般选用镍丝或镍铜焊丝，覆层焊丝可选用纯铜焊丝。常用过渡层及覆层焊丝或焊条见表2－10－6。

表2－10－6 过渡层及覆层焊丝或焊条^［4］

*采用氧乙炔进行熔敷。

(4)焊接工艺要点：

①覆层的最佳焊接方法是气体保护焊。利用25%Ar+75%He混合气体做保护焊。覆层较厚时需要预热，当预热时应严格控制预热温度，避免铁进入覆层熔池中。

②如果采用手工电弧焊进行焊接，则宜采用小直径焊条及窄焊道。

③焊接过渡层前，应清除基层根部焊道中的所有异物。

④焊后需要通过热处理消除残余应力，应考虑覆层与基层问的物理性能差异，并设法避免在热处理的冷却过程中产生新的残余应力。