紫铜管的火焰钎焊工艺

【摘 要】紫铜的焊接性分析表明紫铜熔焊时易产生裂纹、未焊透和气孔等问题，而紫铜钎焊可避免这些问题的产生，进而介绍紫铜管的火焰钎焊工艺。

【关键词】紫铜管；钎焊；工艺

文章编号：ISSN1006―656X（2014）05-0159-01

前 言

紫铜质地坚硬，导热性好，不易腐蚀，且耐高温、高压，由于紫铜管的这些性能特点，使其可在多种环境中使用：如换热设备（冷凝器等）的制造、制氧设备中的低温管路；系统、油压系统等输送有压力的液体；由于紫铜管的耐腐蚀性好、质地坚硬，也使其成为现代承包商在商品住宅的自来水管道、供热、制冷管道安装的首选，过去住宅中多用镀锌钢管，极易锈蚀，使用时间不长就会出现自来水发黄、水流变小等问题。还有些材料在高温下强度会迅速降低，使其在用于热水管时会产生不安全隐患，而铜的熔点高达1083℃，使其应用于热水系统时安全可靠。由于紫铜管应用的日益广泛，使紫铜管的焊接工艺及焊接质量越来越受到人们的重视。本文主要介绍紫铜管的火焰钎焊工艺。

一、紫铜熔焊时易产生的问题

紫铜焊接时可以采用的焊接方法通常有焊条电弧焊、气焊、惰性气体保护焊等熔焊方法。由于紫铜本身的热物理性能特点，使得它在进行熔焊时，易产生以下问题：

（一）易形成未焊透

紫铜的熔点（1083℃）虽然比钢低得多，但由于其热导率高，焊接时大量的热被散失了，所以紫铜焊接时难以熔化，易形成未焊透。

（二）易产生较大的焊接应力及变形

为了保证焊透，需采用大的热输入，同时需要进行充分的预热，又由于紫铜的线膨胀系数大，所以焊接时易产生较大的变形。为了防止变形，需要增大结构的刚性，这样就必然在工件中产生较大的焊接应力。

（三）易形成焊接裂纹

紫铜虽然没有固液共存的温度区间，但由于焊接过程中产生了较大的焊接应力，同时由于采用大的热输入，易造成焊接接头形成粗大的柱状晶；另外，由于铅、铋等杂质的存在，会在晶间形成低熔点的共晶体，而造成热裂纹的形成。

（四）易形成气孔

由于铜的热导率大，使焊缝结晶速度比较快，高温时熔入到熔池中的大量的氢来不及析出，就会在焊缝中形成氢气孔。此外，铜在高温下，会被氧化，生成Cu2O，Cu2O会与溶解在液态铜中的氢发生反应：

由于水蒸气不溶于铜，熔池的结晶速度又快，当水蒸气来不及逸出时就会形成反应气孔，所以含氧铜的气孔敏感性比无氧铜大。

因此，紫铜进行熔焊时，易产生未焊透、变形、裂纹和气孔等问题。

二、钎焊

钎焊是采用比母材熔点低的金属材料作为钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料的熔点而低于母材熔点的温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散，从而实现连接焊件的焊接方法。

钎焊与熔焊相比，钎焊时母材是不熔化的，这就减少了母材热导率大对焊接质量的影响，防止了未焊透的形成，并能减少产生气孔和裂纹的倾向，保证焊缝性能。又由于在焊接过程中，母材不熔化，所以母材的组织、结构性质几乎不发生变化，从而可以保证母材原有的使用性能。

三、紫铜管的钎焊工艺

（一）钎料的选择

（二）钎剂的选用

钎剂选用FB101，其成分见表2。其主要成分为硼酸和氟硼酸钾，其熔化温度为550℃～850℃。

（三）接头形式

接头形式为插入式，如图1所示。

（四）焊前清理

修正管口边缘，并去除毛刺，管口不应有裂纹、破裂或其它缺陷。且在装配前需将紫铜管插入接头部分的表面及与其连接部分的表面进行清理，用钢丝刷或砂纸清除氧化物，用丙酮等有机溶剂清除油污。

（五）定位焊

装配后，采用定位焊将其固定，定位焊缝的数量、尺寸和高度如表3所示。定位焊的次序为沿圆周上下左右对称均匀分布，在钎焊过程中，应将定位焊缝熔入到焊缝中。

（六）焊接

钎焊应尽可能采用俯焊位置，以保证进行连续焊接。根据铜管接头的大小选择合适的焊枪。钎焊火焰应采用中性焰，因为氧化焰含氧量高，会使铜氧化，而引起裂纹；碳化焰中含有游离状的氢，会导致气孔。

在给管子加热时，火焰应与受热面垂直，并均匀加热被焊铜管接头，尽可能快速将母材加热，当温度在650℃～750℃时送入钎料，一般加热钎料下部，使熔化的钎料填充进间隙中。当钎料全部熔化时应立即停止加热，避免铜管接头的温度过高，加热时间过长。在钎焊过程中，钎缝及钎料均应处于火焰的保护之下。钎缝焊后自然冷却，注意钎缝凝固前不得搬动工件。

由于采用的FB101钎剂中含有氟化物，具有一定的腐蚀作用，而且焊渣的存在也会妨碍钎缝的检查，所以钎缝冷却后，应使用热水或湿布对钎缝及周围进行擦试，清除焊渣，保证接头的耐腐蚀性及焊后检查的可靠性。

四、钎焊质量

焊后检查钎缝质量，焊缝表面无裂纹、气孔、未熔合等缺陷，而且焊缝表面成形美观。对钎焊接头进行力学性能试验，其抗拉强度不低于母材。

五、结论

紫铜管进行火焰钎焊，可以有效防止熔焊时易形成的气孔、裂纹及未焊透等缺陷，采用BCu60ZnSn-R钎料和FB101钎剂组合焊接紫铜管可以获得令人满意的焊接质量。

参考文献：

[1]英若采.熔焊原理及金属材料焊接.北京.机械工业出版社.2004