铜、铝、钛及其合金的焊接性能

1、铜及铜合金的焊接性比低碳钢差，在焊接时经常出现下列情况：

a)铜及其合金的导热性好，热容量大，母材和填充金属不能很好地熔合，易产生焊不透现象。

b)铜及其合金的线膨胀系数大，凝固时收缩率大，因此其焊接变形大。如果焊件的刚度大，限制焊件的变形，则焊接应力就大，易产生裂纹。

c)液态铜熔解氢的能力强，凝固时其溶解度急剧下降，氢来不及逸出液面，易生成气孔。

d)铜在高温时极易氧化，生成氧化亚铜(Cu2 O)，它与铜易形成低熔点的共晶体，分布在晶界上，易引起热裂纹。

e)铜合金中的许多合金元素（如锌、锡、铅、铝及锰等）比铜更易氧化和蒸发，从而降低焊缝的力学性能，并易产生热裂、气孔和夹渣等缺陷。

铜及铜合金通常采用氩弧焊、气焊和钎焊进行焊接，焊前需预热，焊后需进行热处理。为保证铜及其合金的焊接质量，常采取如下措施：

a)严格控制母材和填充金属中的有害成分，对重要的铜结构，必须选用脱氧铜作母材。

b)清除焊件、焊丝等表面上的油污、锈迹和水分，以减少氢的来源。

c)焊前预热以弥补热传导损失，并改善应力分布状况；焊后进行再结晶退火，以细化晶粒和破坏晶界上的低熔点共晶体。

2、铝及铝合金焊接时的特点如下：

a)极易氧化 在焊接过程中，铝及铝合金极易生成熔点高（约2 050℃）、密度大(3. 85 g／cm3)的氧化铝，阻碍了金属之间的良好结合，并易造成夹渣。解决办法是：焊前清除焊件坡口和焊丝表面的氧化物，焊接过程中采用氩气作保护；在气焊时，采用熔剂，并在焊接过程中不断用焊丝挑破熔池表面的氧化膜。

b)容易形成气孔液态铝的溶氢能力强，凝固时其溶氢能力将大大降低，易形成氢气孔。

c)容易产生热裂纹铝及铝合金的线膨胀系数约为钢的两倍，凝固时的体积收缩率达6. 6%左右，因此，焊接某些铝合金时，其往往由于过大的内应力而在脆性温度区间内产生热裂纹。

d)铝在高温时强度和塑性很低，焊接时常由于不能支持熔池金属而引起焊缝塌陷或烧穿，因此，焊接时需要采用垫板。

铝及铝合金的焊接常用氩弧焊、气焊等，一般采用通用焊丝HS311。

3、钛及钛合金焊接时有如下特点：

a)焊接时吸收气体使接头变脆钛是化学活泼性非常强的元素，在液态或高于600℃的固态下，极易吸收氧、氮、氢气体，使钛发生显著脆化。氧易使钛形成固溶体引起硬度、强度升高，塑性下降。氮使钛形成很脆的氮化物。氢是钛中最有害的元素，400℃时氢在钛中具有很大溶解度，冷却过程中，由于溶解度下降使氢气来不及排出而聚集成气孔。

b)易产生裂纹由于钛及钛合金的熔点高，导热性差，导温系数低，热容量小，所以焊接时熔池具有积累热量多、尺寸大、高温停留时间长和冷却速度慢等特点。另外，焊接接头易产生过热组织，晶粒变粗大，导致脆性严重和出现裂纹。

因此，钛及钛合金焊接时，须对焊接区域采取有效的保护措施，不能用氧一乙炔气焊、手工弧焊及二氧化碳气体保护焊等方法，而应采用氩弧焊、等离子弧焊、真空电子束焊、点焊等方法。