黃銅氣焊工藝應(yīng)用及其探討

李永旺 胡國文 王韓雷

摘 要：本文對(duì)黃銅焊接性進(jìn)行分析，并詳細(xì)介紹了黃銅氣焊的具體應(yīng)用方法和操作要點(diǎn)。黃銅氣焊過程中需要選用含有Si元素的焊絲，因?yàn)镾i元素形成的氧化膜能夠緊緊覆蓋于焊接零件表面，不僅能夠有效避免Zn元素的蒸發(fā)和燃燒，還能夠防止H2的溶入，從而減少焊接連接處氣孔的產(chǎn)生。本文對(duì)黃銅氣焊的工藝技術(shù)進(jìn)行深入探討。

關(guān)鍵詞：黃銅氣焊；工藝應(yīng)用；深入探討

氣焊指的是利用天然氣和助燃?xì)怏w經(jīng)過混合燃燒后，由其所產(chǎn)生的高熱量火焰對(duì)金屬材料進(jìn)行焊接的一種方法。黃銅按照其種類可以分為鑄造工程和加工黃銅，由于黃銅具有耐腐蝕性以及冷熱加工性的特點(diǎn)，力學(xué)以及鑄造性能均高于純銅，因此，在電器制造、電子制造、化工以及制氧等工業(yè)制造過程中得到廣泛應(yīng)用和推廣。筆者對(duì)于黃銅氣焊技術(shù)的工藝應(yīng)用進(jìn)行深入探討。

1 黃銅焊接性的特點(diǎn)

黃銅是一種為以Cu-Zn為主的合金，黃銅中含有Zn元素的沸點(diǎn)較低，通常為905℃，在實(shí)際焊接過程中，Zn元素容易出現(xiàn)蒸發(fā)和燃燒等現(xiàn)象，使得氣焊連接處的Zn元素減少，這將會(huì)導(dǎo)致焊接處的接頭力學(xué)以及其耐腐蝕性降低，并且Zn元素在焊接過程中會(huì)產(chǎn)生一種白色霧狀的煙霧，不僅妨礙了焊接操作的整體質(zhì)量，同時(shí)還會(huì)對(duì)操作人員的身體健康造成危害。黃銅的自身強(qiáng)度較高，線膨脹的數(shù)據(jù)參數(shù)較大，容易導(dǎo)致較大的焊接內(nèi)應(yīng)力，在焊接接頭具有較強(qiáng)剛性時(shí)，較易引起冷裂紋的產(chǎn)生。黃銅焊接過程中，由于處于高溫液體狀態(tài)時(shí)將會(huì)產(chǎn)生過多氫氣，伴隨溫度的不斷下降，溶解度在一定程度上大大降低。此外，Cu氧化狀態(tài)下產(chǎn)生的Cu2O處于高溫情況，將會(huì)與氫元素反應(yīng)形成不溶于Cu元素的水蒸氣，但是，黃銅的導(dǎo)熱指數(shù)較大，焊接過程中凝固較為迅速，因此，氫元素或者水蒸氣沒有溢出便形成氣孔，所以，較易形成氣孔。

2 黃銅氣焊工藝概述

2.1 氣焊用焊絲

為了能夠有效避免在焊接過程中Zn元素的燃燒和蒸發(fā)，需要選優(yōu)含有Si元素的焊絲，由于Si元素所形成的氧化膜能夠覆蓋在焊接表面，可以有效防止Zn元素的蒸發(fā)和燃燒，與此同時(shí)，還能夠有效避免氫氣的介入，最終減少焊接過程中氣孔的形成。因此，黃銅氣焊所選用的焊絲可以采用鐵黃銅焊絲（HS222）和硅黃銅焊絲（HS224）等含有Si元素的焊絲。但是焊絲Si元素的含量不可過高，當(dāng)焊絲中Si含量高于0.6%時(shí)，將會(huì)使得SiO2的薄膜厚度增加，影響在焊接過程中氣孔的排出，反而會(huì)出現(xiàn)更多氣孔。

2.2 氣焰能率以及性質(zhì)

氣體火焰實(shí)際上是采用輕微的氧化焰。只有這樣才能夠使得焊接表面形成一層有效薄膜來阻隔Zn元素的燃燒和蒸發(fā)。由于黃銅的導(dǎo)熱性能較強(qiáng)，因此，一般采用能率較大的火焰。

2.3 氣焊溶劑

黃銅在氣焊過程中需要使用一定量的氣焊溶劑，氣焊溶劑是需要CJ301或者采用硼基鹽自行配比。焊接準(zhǔn)備前期需要用水將氣焊溶劑調(diào)制成漿糊狀，并使用毛刷將其涂在坡口以及焊接處，或者是將氣焊焊絲放置在水和玻璃溶液中沾濕后，再使用氣焊溶劑蘸取后晾干使用，也可以將焊絲加熱，并將焊絲在氣焊溶劑中蘸取，使其表面附著一層粉狀溶劑。

2.4 預(yù)熱處理

為了能夠有效降低焊接處的殘留余熱和氣焊連接處的冷卻速度，在氣焊前可以進(jìn)行預(yù)熱。由于黃銅的導(dǎo)熱性能較強(qiáng)，并且與Cu相比較而言較低，因此，可以降低預(yù)熱溫度。通常情況下焊接零件的厚度在小于6mm時(shí)，不可進(jìn)行預(yù)熱工作；焊接零件厚度大于6mm時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行300～400℃的預(yù)熱；焊接零件厚度大于15mm時(shí)應(yīng)該將預(yù)熱溫度控制在500～550℃。氣焊過程中，預(yù)熱工作需要采用中性火焰。黃銅在焊接后通常情況下不能夠及時(shí)進(jìn)行熱處理，如零件厚度或者零件結(jié)構(gòu)剛性較強(qiáng)，焊接后可采取500～600℃的退火處理，來消除內(nèi)應(yīng)力。

2.5 氣焊技術(shù)的工藝要點(diǎn)

氣焊技術(shù)的工藝要點(diǎn)具體包括以下幾個(gè)方面：黃銅在氣焊過程中，火焰的焰芯需要呈尖狀，通常采用左側(cè)焊接的方式，焊接距離需要呈直線狀，只進(jìn)行上下調(diào)整，盡量不進(jìn)行左右擺動(dòng)；焊絲以及焊槍需要進(jìn)行良好配合，火焰焰芯需要距離焊接表面保持在3～10mm之間，焊嘴與焊接零件表面的傾斜角度為70～90℃，焊絲與焊接零件表面的傾斜角度通常為20～30℃；焊接過程中不能夠直接使用火焰將焊絲融掉，而是應(yīng)該將焊絲的頂端部位伸入到熔化池中將其融化，這樣能夠減少Zn元素的蒸發(fā)和燃燒；焊接過程中如果發(fā)現(xiàn)焊接表面顏色呈灰黑色，則表明Zn元素蒸發(fā)和燃燒的結(jié)果，這時(shí)應(yīng)該仔細(xì)檢查焊接方式的正確性，并及時(shí)處理和糾正；為了能夠減少在焊接過程中Zn元素的蒸發(fā)和燃燒，需要嚴(yán)格把握好焊接時(shí)的速度。除此之外，焊接過程中還應(yīng)該嚴(yán)格控制熔化池的尺寸大小，通常情況下位焊絲直徑長度的2～2.5倍；對(duì)于厚板，需要采用多層焊接的方式，這時(shí)應(yīng)該使后一層焊接的方向與前一層焊接方向相反。伴隨焊接層數(shù)的不斷增加，焊接零件的表面溫度將會(huì)越來越高，因此，應(yīng)該減少焊嘴與焊接零件之間的傾斜角度，與此同時(shí)，需要加快焊接過程中的焊接速度，避免出現(xiàn)由于溫度過高而產(chǎn)生的Zn元素蒸發(fā)和燃燒；每層焊接后需要將其表面進(jìn)行清潔和整理，保持焊接表層的清潔程度。若發(fā)現(xiàn)在焊接表面出現(xiàn)氣孔情況時(shí)，需要及時(shí)對(duì)氣孔進(jìn)行排出工作，等到氣孔完全清出干凈時(shí)，才能夠進(jìn)行下一層焊接工作的展開；焊接收尾工作時(shí)，需要將熔坑填滿，等到熔池完全凝固后，焊矩才能夠離開焊接表面。

3 結(jié)語

黃銅氣焊時(shí)需要選用含有Si元素的焊絲，并采用輕微氧化焰，只有這樣才能夠保證氣焊工作的整體質(zhì)量。

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（作者單位：中原油田采油三廠維修大隊(duì)維修一隊(duì)）