金山周边铜合金焊接代加工

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%。

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。

在焊接的熔化化区发现非传统的显微组织特征，这些圆形的条带是由于凝固在光束振动的条件下所形成的。圆形的条带表明激光光束和材料的相互作用的边界相类似。由于光束摆动效应，在相互作用的时间间隔Δt中，激光束接触在熔化区可以接触到同熔池更多的相互作用时间。在每一旋转过程中，它就会发生部分材料熔化和产生圆形的熔化线，从而在选装中凝固形成外延生长的模式。在铜合金的增材制造过程中，会观察到相似的现象，但，实际上，此时的形成归因于Cu2O的存在。

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。

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。