嘉定铜合金焊接工艺参数

铜合金的焊接一直以来都是一件非常具有挑战性的工作，采用激光光束振荡技术焊接铜合金，成功实现了铜合金板材的焊接。工艺参数经过优化后可以得到无缺陷的焊接接头。光束振荡造成的多个在熔化循环时形成复杂的熔化区的主要原因。

众所周知，铜及其合金是一种非常难以焊接的材料，其原因如下：铜及其合金的传导率比较高，造成熔化困难，因此大量的热需要用来补偿热消散和局部进行高度加热，结果形成热应力和终造成变形等缺陷。溶解的氧容易形成氧化物和气孔。对激光束的吸收率比较低，尤其是激光波长为700nm以上的时候，吸收率不到3%。

激光的动态移动可以具有不同的形状，并且其振荡模式的变化可以促进在焊接工艺过程中实现更好的温度管理，从而导致并不陡峭的热输入和冷却速率以及热温度梯度。因此，激光光束振荡可以通过大化的降低焊接缺陷来提高工艺过程，而不会对焊接后的显微组织产生影响，就不会出现以前Kraetzsch所报道的 Cu/Al异种材料的焊接和Wang等人所报道的进行Al焊接时所产生的情况。

光束振荡对焊接工艺产生了积极的影响，这是因为焊接模式从匙孔效应转变为传导焊接模式。没有施加光束振荡的条件下，样品中存在大量的气孔缺陷，飞溅和空穴，导致的原因是匙孔的不稳定性。

高的旋转直径和旋转频率增加了焊道之间的搭接，导致交互作用时间变短，因此，焊道的穿透能力下降。然而，焊道表面的形态呈现出较少的缺陷，如飞溅和表面空穴。由于焊接工艺不是对称的，这是因为光束旋转的原因造成的，在高速旋转频率的作用下底部存在不饱满。在高的焊接速度下，尽管表面空穴和飞溅减少，但焊接深度显著下降。测试不同的光束运动轨迹后发现，圆形的运动轨迹是效果佳的。

铜及铜合金具有的导电性能和导热性能，可进行软钎焊和其他焊接，但由于铜及铜合金的高熔点和极易氧化性能，致使铜及铜合金的焊接存在以下技术难点
(1)高熔点和高导热性，使铜和铜合金焊接温度很高，采用常规焊接工艺参数时， 铜材很难熔化，不能很好地熔合；
(2)焊接接头的热裂倾向大，焊接时，熔池内铜与其中的杂质形成低熔点共晶物， 使铜及铜合金具有明显的热脆性，产生热裂纹；
(3)铜及铜合金焊接易产生气孔的缺陷，且比碳钢严重得多，主要是氢气孔；
(4)焊接接头性能的变化，晶粒粗化，塑性下降，耐蚀性下降等。

目前铜及铜合金焊接主要采用气焊、惰性气体保护焊、埋弧焊、钎焊等方法，但这些焊接方法的焊接温度均需要达到铜及铜合金的熔点温度，在高温情况下，铜会软化，影响铜及铜合金的机械性能和力学性能。

长期以来,铜及铜合金的焊接主要是应用钎焊、气焊、电弧焊、惰性气体保护焊、埋弧焊、扩散焊等方法。近年来,随着焊接技术的发展,又采用了电子束、激光、等离子弧等高能量热源进行焊接,取得了很好的效果。

铜合金的焊接,主要的问题是裂纹。与铜一样,由于杂质在晶界析出,铜合金也十分容易形成裂纹。在铝青铜中,由于含Al量比较低,所以形成了T单相的焊缝组织,裂纹敏感性比较高,特别是多层焊时,层易出现裂纹。如果提高Al的含量,就会形成T+U的双相组织,可以抑制裂纹的出现,但是Al的含量过高,会在U相中析出V2硬质相,又会使裂纹敏感性增大,所以, Al的含量以7%～ 11%为宜,且要加入一定量的Ni、 Fe、 Mn来抑制V2硬质相的析出。