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为了克服焊接性的问题,采用不同的策略产生连续的穿透型的对接焊缝且可以控制焊接缺陷,显微组织和残余应力与变形。在所有的策略钟,在连续激光焊接的过程钟,采用光束振荡,或者说叫摇摆,目前还没有应用到铜的激光焊接上,但铝合金和钛合金等材料中的激光光束振荡焊接已经有应用,以上材料比铜合金的焊接相对要容易一些。
光束摇摆(振荡)扩大了激光束与材料之间相互作用的面积和焊接宽度,降低了焊接过程中所需要的热输入。在高反射材料中,如铜合金,采用光束振荡,材料的局部温度会升高和提高对激光的吸收率。能量的效率会增加,因为在焊接过程中的反射变少。另外一个主要的优势在于适宜的光束振荡激光头在使用时,可以控制热温度梯度和匙孔的稳定性,这将导致焊接缺陷的减少和获得光滑的焊缝表面。
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。
对铜合金进行的焊接加工。铜合金的导热率高,焊接时,从焊缝中心向母材迅速散热,焊缝易形成粗大的树枝晶。同时,焊缝内的合金元素、杂质和氧化亚铜与铜形成的低熔点共晶集中分布在晶界上,严重地削弱了晶间结合力,在焊接应力作用下,易产生热裂。因此,大的工件应进行焊前预热,这对焊接缺陷能起到一定的消除作用。高的导热率对于接头形式和熔化焊接技术有特殊要求,只有在热源与焊接接头呈对称位置时,才能获得均匀的焊缝。铜合金液态流动性好,不适于悬空单面对接焊,也不宜采用立焊和仰焊。
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。
铜为面心立方晶格,具有较多的形变滑移系,室温、高温变形能力很好,退火状态的铜,不经中间退火可压缩85%~ 95%而不产生裂纹。但纯铜在500~ 600℃呈现“中温脆性”。在焊接过程中,易在此温度区间发生裂纹。据研究,“中温脆性”和杂质的性质、含量、分布、固溶度等有关。铜可分为无氧铜和含有少量氧的纯铜。纯铜的导电性能好,常用于导电材料,但是存在Cu2O-Cu的低熔点共晶物,焊接时易出现裂纹。无氧铜又可分为用P、Mn脱氧的脱氧铜和无氧铜,由于其焊接性好,常用于焊接结构。
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