薄铜板（薄铜板）

简介

薄板焊接技术在国防、航空、化工及电子等领域的应用越来越普遍, 薄板的焊接也越来越多。因此, 进一步研究薄板焊接工艺十分必要。焊接1 mm 厚以下的薄板, 由于其自身拘束度小, 很容易出现常见的焊接烧穿和未熔合等缺陷。如果要防止出现上述缺陷, 关键是要严格控制焊接接头上的热输入量, 力求在能完成焊接的前提下尽量减小热输入量, 从而减小热影响区。在此针对0.22 mm 厚的T2 纯铜薄板进行焊接工艺的可行性研究。

薄铜板焊接的问题及对策

薄板焊接的质量控制包括薄板切割、装夹、施焊、焊后处理等，其中还要考虑所采用的焊接方法、有效的变形控制措施等。纯铜的焊接性是比较好的，应注意以下两方面的要求：(1)尽量采用加热面积小、能量密度大、功率相对较大的焊接方法，以保证母材良好熔合，防止变形；(2)采用惰性气体保护防止工件被氧化。纯铜薄板的焊接可选用TIG焊工艺满足上述要求，其他方面的问题主要是薄板焊接常遇到的变形、烧穿和未熔合等。

熔池受力分析

焊接质量的好坏对工件的最终成形质量有直接影响。由于焊接参数的变化，焊缝极易焊穿或者未焊透。所以要严格控制焊接各参数，包括：焊接电流、电弧电压、焊接速度的合理选择与匹配、气体的纯度和流量等。

一般情况下，熔池主要受到的作用力有：电弧作用力，熔池金属重力，熔池金属界面张力。当熔池金属体积、质量、熔宽一定时，熔池深度取决于电弧力的大小，熔深和电弧力又与焊接电流相关，熔宽则由电弧电压决定，界面张力的大小与固液界面和表面情况有关。

但是如果热输入量太小的话又会出现未熔合，所以热输入应控制在一个合适的范围内。就薄板焊接而言，这个范围非常小，所以一定要严格控制各相关参数，以获得良好的焊接质量。

焊接变形

薄板焊接变形具有复杂性、多元性，且随着板厚的减小，抵抗弯曲变形性能降低，这是薄板焊接变形控制困难的主要原因。由于焊接薄板传热速度快，焊接过程中的热作用和焊缝冷却收缩致使后段尚未焊接的组对边发生严重的翘曲变形，使焊接无法继续进行。焊接过程中的局部高温加热和快速冷却在焊缝及其近缝区的母材内产生热应变和压缩塑性应变，进而产生内应力，也会最终导致构件的纵向挠曲变形和角变形等。所以在保证焊缝成形良好的情况下，应尽可能采用小的焊接热输入，才能保证焊接应力和变形均较小。

有多种方法可以防止焊接变形。当薄板面积较大、焊缝较长时，可采用压铁法，分别放在焊缝两侧来减小焊接变形。本研究采用刚性固定法，设计合理的组对组焊夹具，将焊件固定起来进行焊接，增加其刚性，达到减小焊接变形的目的，保证装配的几何尺寸。但应尽量减少焊接装配过程中引起的应力，如果该应力超过临界变形应力就可能发生变形。

夹具

为了有效防止焊接变形，选用琴键式夹具来夹紧工件。焊接时, 先用对齐工具将工件对齐，然后用夹具将其固定, 从而限制焊接过程中工件的变形。使用过程中主要应注意以下几点：第一，工件一定要对齐，不能有错边，而且要保证两个工件完全接触；第二，保证各个压块都已压紧工件，否则工件各个部位的导热情况就会有区别，并影响焊接质量, 甚至无法焊接成形；第三，保证钨极严格对准焊缝中心。

易产生的焊接缺陷及预防措施

铜薄板焊接很容易产生焊接缺陷，为得到高质量产品, 防止缺陷的产生, 首先必须保证几点：

(1)平板对接时，采用引弧板和熄弧板。引弧时不允许钨极与工件接触，不得在母材或焊缝区直接引弧，应将钨极在引弧板上燃烧并行走稳定后，再引到焊缝处焊接；当焊枪移动到熄弧板时再停止。

(2)平板对接焊前要试走一遍，保证钨极移动方向与焊缝方向严格相同，钨极末端不能与焊件接触，以防止短路或者损害钨极。

(3)在开始焊接时，必须保证不烧焦或烧熔垫板。

所发生的缺陷及预防措施：

(1)烧穿。

引起烧穿的原因有：焊接参数不匹配、错边、焊缝表面不平整、保护气体不足等，所以试验前一定要做好准备工作，保证工件对齐、平整、没有错边，然后再适当调整焊接参数。

(2)未焊透。

产生原因有：焊接电流与焊接速度不匹配、保护气体不足等，可以通过对焊接过程的控制避免未焊透的产生。

(3)焊偏。

这主要是由于钨极行走轨迹与焊缝方向不重合导致。预防措施：焊接之前先试走一边，确定钨极行走方向与焊缝方向重合后再施焊。

(4)焊缝不均匀。

试验中发现某些情况下会出现：焊缝大部分成形良好，但是还有一部分未熔合或者焊穿。产生原因：工件表面不平整或焊枪行走过程中有震动，导致电弧长度发生变化所引起的。解决方法：保证设备精度满足要求，夹紧工件时保证工件表面平整。另外，如果夹具的各个夹紧块的压紧程度相差很多，会使焊缝的各区段散热情况不一样，也会出现上述缺陷。

(5)夹杂。

这主要是由于工件表面有油污等杂质造成的，所以焊接时一定要保证工件表面洁净。另外，还要选择合适的钨极尺寸和尖端形状，准确控制钨极高度以防止夹钨。

总结

(1)薄板对接必须严格控制设备的精度以及工艺参数的匹配，特别是电流和焊接速度之间的搭配，其工艺参数的调整范围极小。

(2)焊接速度不同会影响焊接过程中的热传导，从而影响用于母材熔化的热量在总热量中所占的比例, 并进一步影响焊接效果，所以在进行薄板焊接时一定要综合考虑各种因素，使各参数匹配适当。

(3)要防止焊接缺陷的出现必须综合采取各种措施，控制各个影响因素，并严格控制焊接参数及焊接过程。