应用技术 商品与质量 ・１ ５９・ 紫铜管的火焰钎焊工艺 石瑛 （锦西石化工程质量监督站，辽宁 葫芦岛 １２５００１） 【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５－艺。 【关键词】紫铜管；钎焊；工艺 文章编号：Ｉ ＳＳＮ１ ００６－－６５６Ｘ（２０１ ４）０５一Ｏ１ ５９—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；润滑系统、油压 表１ ＢＣｕ６０ＺｎＳｎ—Ｒ的化学成分 牌号 国家牌号 Ｃｕ 化学成分（ｍ％） Ｓｎ Ｓｉ Ｚｎ 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Ｃｕ．Ｏ，Ｃｕ，Ｏ会与溶解在液态铜中的氢发生 反应： ＣｔｈＯ＋２Ｈ＝２Ｃｕ＋Ｈ２Ｏ ｔ 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 钎料选用丝状或棒状（ ３．Ｏｍ ｒｎ一西５．０ｍｍ）的ＢＣｕ６０ＺｎＳｎ—Ｒ （丝２２１），化学成分见表１。丝２２１的熔化温度为８９０℃一９０５℃。 （二）钎剂的选用 钎剂选用ＦＢ１Ｏｌ，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℃。 ＢＣｕ６ＯＺｎＳｎ ０．ｉ５－０．３ ＨＹ２２ｌ 余量 Ｒ ５９－６１ ０．８－１．２ ａ 表２ ＦＢＩＯ１的化学成分 牌号 化学成分（（Ｉ）％） 地ＢＯａ １０３ＦＩ ＦＢ１０１ ２９～３１ ６９～７１ 接头形式为插入式，如图ｌ所示。 、、Ｊ—， 一 （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。 图１接头形式 表３定位焊的数量、尺寸及焊缝高度 管子直径（ｒａｍ） 定位焊数量 定位焊缝高度 定位焊长度 （个） （ｒｍ） （ｍｍ） ３２－１２１ ２－３ ２－３ ５一ｌ０ １２１－３５０ ４ ３－４ ｌ０—１５ （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，１ｉｉ弼Ｉ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ＦＢＩＯ１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ｌ京．棚械工业出版社 ２００４
