本發明屬于金屬材料焊接工藝技術領域，具體涉及一種銅和鋼的焊接方法。

　　背景技術：

　　銅-鋼接頭由于具有較高的強度、導熱系數、導電性和較低的成本等優點，因而被廣泛的用于生產中。但是，由于銅和鋼材料之間的不匹配使其難進行異種焊接，其原因是，銅的導熱率比普通碳鋼大7-11倍，且厚度越大，散熱越嚴重，也越難達到熔化溫度。銅熔化時，其表面張力比鐵小1/3，流動性比鐵大1-1.5倍，若采用大電流的強規范焊接，焊縫成型難以控制，焊縫質量難以保證。

　　在傳統的電弧焊接中，基體金屬作為電弧的電極，直接吸收電弧熱并大面積熔化。而銅和鋼在焊接過程中，具有以下的缺點：第一，基體的過度熔化會導致鐵與銅的完全混合和擴散，致使界面的銅含量的增加，此外，銅作為基體金屬，具有高的熱膨脹系數，電弧直接加熱基體聚集電弧能量，從而使應力產生并集中于界面處；第二，液態銅或銅合金有可能向其所接觸的近縫區的鋼表面內部滲透并不斷向微觀裂口浸潤深入，在晶界形成低熔共晶體，從而產生熱裂紋，鋼側熱影響區則由于銅的滲入易產生滲透裂紋，形成“滲透裂紋”；第三，由于銅與鋼之間會形成低熔點共晶，且其線膨脹系數相差較大，焊縫容易產生熱裂紋和晶界偏析(即低熔點共晶合金或是銅的偏析)，因而在較大焊接應力作用下，呈現出宏觀裂紋；第四，由于銅-鋼之間熔化溫度和熱導率之間的差別，使其形成非對稱的溫度場，在焊接熱循環作用下，接頭中晶粒嚴重長大，雜質和合金元素摻入焊縫，容易形成各種脆性的低熔點共晶體或脆性相，使接頭的塑性、韌性、導電性、耐蝕性等顯著下降。因此，設計一種銅和鋼的焊接方法尤為重要。

　　技術實現要素：

　　本發明的目的是提供一種銅和鋼的焊接方法，提高了焊縫的穩定性。

　　本發明所采用的技術方案是，一種銅和鋼的焊接方法，具體步驟如下：

　　步驟1，將銅和鋼金屬母材表面的氧化膜和油污清理使表面呈金屬光澤，之后將銅側坡口精確加工至單邊為40°且表面粗糙度ra為0.8μm～1.0μm；

　　步驟2，經步驟1后，將銅和鋼金屬母材放入箱式爐進行加熱；

　　步驟3，經步驟2后，將銅和鋼金屬母材用鎢極氬弧焊填s201紫銅焊絲點焊固定，以熔-釬焊方式連接銅和鋼，且在焊接時，將電弧偏移至銅側母材，保證銅側熔化；

　　步驟4，經步驟3后，用鋼絲刷將焊接接頭清理至呈金屬光澤，即焊接完成。

　　本發明的特點還在于，

　　步驟2中，加熱溫度為400℃～500℃，加熱時間為30min～45min。

　　步驟3中，焊接工藝參數：電流為140a～160a，電壓為8v～10v，保護氣體為he～ar混合氣體，氣體流量為15l/min；he～ar混合氣體中he和ar的體積比為8：2。

　　步驟3中，電弧偏移度數為10°～25°。

　　本發明的有益效果是，采用he～ar混合高能保護氣體進行焊接，有效的抑制氧與銅結合，從而抑制了銅界面處氧化物顆粒的形成，防止裂紋的生成，保證了焊縫質量，提高了焊縫的穩定性。

　　附圖說明

　　圖1是本發明一種銅和鋼的焊接方法的原理圖。

　　具體實施方式

　　下面結合附圖和具體實施方式對本發明進行詳細說明。

　　一種銅和鋼的焊接方法，如圖1所示，具體步驟如下：

　　步驟1，將銅和鋼金屬母材表面的氧化膜和油污清理使表面呈金屬光澤，之后將銅側坡口精確加工至單邊為40°且表面粗糙度ra為0.8μm～1.0μm；

　　步驟2，經步驟1后，將銅和鋼金屬母材放入箱式爐進行加熱；

　　加熱溫度為400℃～500℃，加熱時間為30min～45min；

　　步驟3，經步驟2后，將銅和鋼金屬母材用鎢極氬弧焊(tig)填s201紫銅焊絲點焊固定，以熔-釬焊方式連接銅和鋼，且在焊接時，將電弧偏移至銅側母材，保證銅側熔化；

　　其中，焊接工藝參數：電流為140a～160a，電壓為8v～10v，保護氣體為he～ar混合氣體，氣體流量為15l/min；混合氣體中he和ar的體積比為8：2；

　　焊機的型號為yc-400tx；

　　電弧偏移度數為10°～25°；

　　步驟4，經步驟3后，用鋼絲刷將焊接接頭清理至呈金屬光澤，即焊接完成。

　　實施例1

　　一種銅和鋼的焊接方法，具體步驟如下：

　　步驟1，將300mm×150mm×5mm的t2-y銅板與q345鋼板表面的氧化膜和油污清理使表面呈金屬光澤，之后將銅側坡口精確加工至單邊40°且表面粗糙度ra為0.8μm；

　　步驟2，將步驟1中的t2-y銅板與q345鋼板母材放入箱式爐進行加熱，加熱溫度為400℃，加熱時間為30min；

　　步驟3，經步驟2后，將t2-y銅板與q345鋼板母材用鎢極氬弧焊(tig)填s201紫銅焊絲點焊固定后，進行焊接，焊接時電弧偏移至銅母材側10°，保證銅側熔化；

　　焊接工藝參數：電流為140a，電壓為8v，保護氣體為he～ar混合氣體，氣體流量為15l/min；混合氣體中he和ar的體積比為8：2；

　　步驟4，經步驟3后，用鋼絲刷將焊接接頭表面清理至呈金屬光澤，即焊接完成。

　　實施例2

　　一種銅和鋼的焊接方法，具體步驟如下：

　　步驟1，將300mm×150mm×5mm的t2-y銅板與q345鋼板表面的氧化膜和油污清理使表面呈金屬光澤，之后將銅側坡口精確加工至單邊為40°且表面粗糙度ra為0.9μm；

　　步驟2，將步驟1的銅和鋼母材放入箱式爐進行加熱，加熱溫度為450℃，加熱時間為35min；

　　步驟3，經步驟2后，將t2-y銅板與q345鋼板母材用鎢極氬弧焊(tig)填s201紫銅焊絲點焊固定后，進行焊接，焊接時電弧偏移至銅母材側15°，保證銅側熔化；

　　焊接工藝參數：電流為148a，電壓為9v，保護氣體為he～ar混合氣體，氣體流量為15l/min；混合氣體中he和ar的體積比為8：2；

　　步驟4，經步驟3后，用鋼絲刷將焊接接頭表面清理至呈金屬光澤，即焊接完成。

　　實施例3

　　一種銅和鋼的焊接方法，具體步驟如下：

　　步驟1，將300mm×150mm×5mm的t2-y銅板與q345鋼板表面的氧化膜和油污清理使表面呈金屬光澤，之后將銅側坡口精確加工至單邊為40°且表面粗糙度ra為1.0μm；

　　步驟2，將步驟1的t2-y銅板與q345鋼板母材放入箱式爐進行加熱，加熱溫度為500℃，加熱時間為30min；

　　步驟3，經步驟2后，將t2-y銅板與q345鋼板母材用鎢極氬弧焊(tig)填s201紫銅焊絲點焊固定后，進行焊接，焊接時電弧偏移至銅母材側20°，保證銅側熔化；

　　焊接工藝參數：電流為155a，電壓為9v，保護氣體為he～ar混合氣體，氣體流量為20l/min；混合氣體中he和ar的體積比為8：2；

　　步驟4，經步驟3后，用鋼絲刷將焊接接頭表面清理至呈金屬光澤，即焊接完成。

　　實施例4

　　一種銅和鋼的焊接方法，具體步驟如下：

　　步驟1，將300mm×150mm×5mm的t2-y銅板與q345鋼板表面的氧化膜和油污清理使表面呈金屬光澤，之后將銅側坡口精確加工至單邊為40°且表面粗糙度ra為1.0μm；

　　步驟2，將步驟1的t2-y銅板與q345鋼板母材放入箱式爐進行加熱，加熱溫度為450℃，加熱時間為45min；

　　步驟3，經步驟2后，將t2-y銅板與q345鋼板母材用鎢極氬弧焊(tig)填s201紫銅焊絲點焊固定后，進行焊接，焊接時電弧偏移至銅母材側25°，保證銅側熔化；

　　焊接工藝參數：電流為160aa，電壓為10v，保護氣體為he～ar混合氣體，氣體流量為20l/min；混合氣體中he和ar的體積比為8：2；

　　步驟4，經步驟3后，用鋼絲刷將焊接接頭表面清理至呈金屬光澤，即焊接完成。

　　實施例5

　　一種銅和鋼的焊接方法，具體步驟如下：

　　步驟1，將300mm×150mm×5mm的t2-y銅板與q345鋼板表面的氧化膜和油污清理使表面呈金屬光澤，之后將銅側坡口精確加工至單邊為40°且表面粗糙度ra為1.0μm；

　　步驟2，將步驟1中的t2-y銅板與q345鋼板母材放入箱式爐進行加熱，加熱溫度為450℃，加熱時間為35min；

　　步驟3，經步驟2后，將銅和鋼母材用鎢極氬弧焊(tig)填s201紫銅焊絲點焊固定后，進行焊接，焊接時電弧偏移至銅母材側20°，保證銅側熔化；

　　焊接工藝參數：電流為150a，電壓為9v，保護氣體為he～ar混合氣體，氣體流量為18l/min；混合氣體中he和ar的體積比為8：2；

　　步驟4，經步驟3后，用鋼絲刷將焊接接頭表面清理至呈金屬光澤，經檢測并無裂紋氣孔等焊接缺陷。

　　本發明一種銅和鋼的焊接方法，焊前采用氬弧焊點焊定位后，將銅與鋼母材進行加熱處理，焊接時采用he～ar高能量保護氣體集中線能量，可縮短高溫在熔池停留時間，防止基體過度熔化使銅與鋼的完全混合、擴散及界面處銅含量的增加，致使鋼側不斷滲透滲入形成低熔點共晶而產生的熱裂紋，同時，he～ar混合高能保護氣體還能抑制氧與銅結合，從而抑制了銅界面處氧化物顆粒的形成，防止裂紋的生成，保證了焊縫質量，提高了焊縫的穩定性。

　　本發明一種銅和鋼的焊接方法，在焊接過程中電弧偏向銅側，保證鋼側不熔，形成熔-釬焊焊接接頭，避免熔化的銅過度滲入鋼側形成滲透裂紋，從而減少了熱影響區的高溫作用時間，提高了焊接接頭的塑韌性。

　　技術特征：

　　技術總結

　　本發明公開了一種銅和鋼的焊接方法，具體步驟如下：首先，將銅和鋼金屬母材表面的氧化膜和油污清理使表面呈金屬光澤，之后將銅側坡口精確加工至單邊為40°且表面粗糙度Ra為0.8μm～1.0μm；之后將銅和鋼母材放入箱式爐進行加熱；之后再將銅和鋼母材用鎢極氬弧焊填S201紫銅焊絲點焊固定，以熔?釬焊方式連接銅和鋼，且在焊接時，將電弧偏移至銅側母材，保證銅側熔化；最后，用鋼絲刷將焊接接頭清理至呈金屬光澤，即焊接完成。該方法在焊接過程中電弧偏向銅側，保證鋼側不熔，形成熔?釬焊焊接接頭，避免熔化的銅過度滲入鋼側形成滲透裂紋，從而減少了熱影響區的高溫作用時間，提高了焊接接頭的塑韌性。

　　技術研發人員：張敏;史杰;慕二龍;程康康;周玉蘭;李靜

　　受保護的技術使用者：西安理工大學

　　技術研發日：2018.02.22

　　技術公布日：2018.08.28