[发明专利]一种钢铜异种金属埋弧焊焊丝及其焊接方法

说明书

技术领域

本发明属于埋弧焊接领域，特别涉及一种钢铜异种金属埋弧焊焊丝及其焊接方法。

背景技术

目前国内焊接铜钢异种金属大多数采用手工气保焊接，采用铜焊丝、氩气保护。该工艺存在成本高、质量及生产效率低等。铜焊丝与钢焊丝相比成本高；手工气保焊接铜屏蔽成型不好，外观凸凹不平，打磨量大，有时出现微裂纹；手工气体保护焊接生产率低。

采用埋弧自动化焊接代替手工气体保护焊接，可大幅度提高生产率，生产过程易于控制。然而，由于涉及铜—铜、钢—钢和铜—钢等同种和异种材料焊接问题，技术上需要解决诸多问题，使用与焊接钢板同一种焊丝、焊剂，来焊接钢板、铜板，这将有助于焊接生产自动化的实现。

在铜-钢焊接中，铜与铁的熔点、导热系数、线膨胀系数和力学性能等都有很大的不同，容易在焊接接头中产生应力集中，导致各种焊接裂纹。与钢比较,紫铜的强度比较低、塑性好、导热系数大，紫铜的导热系数几乎是钢的7～11倍，焊接时大量的热从基材散失,加热范围扩大。基材厚度愈大，散热愈严重。尽管铜的比热略小于铁但焊接区难于达到熔化温度。铜在熔化温度时的表面张力比铁小1/3，流动性比钢大1～1.5倍，表面成形能力较差。另一方面，铜与钢的原子半径、晶格类型、晶格常数及原子外层电子数目等都比较接近，且铜与铁属于在液态时无限互溶，在固态下，虽为有限固溶，但并不形成脆性金属间化合物，而是以(α+ε)的双相组织形式存在，这是二者实现焊接的基本依据。

在焊接过程中，如电弧垂直于钢铜焊缝中心，则会因为铜钢母材物理性能上的显著差异，使得接头两侧金属形成不均匀的温度分布，容易导致只有钢熔化，铜不熔化，或者直接铜钢焊漏的现象。这就是由于温度场不均匀造成的。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种使钢铜异种金属埋弧焊得到良好焊缝的焊丝以及焊接方法。本发明一种钢铜异种金属埋弧焊焊丝及其焊接方法具体内容如下：

一种钢铜异种金属埋弧焊焊丝，其化学成分按质量百分比为碳0.05~0.15%，锰0.80~2.10%，硅0.07~0.95%，硫0~0.03%，磷0~0.03%，铜0.20~0.35%，铬0~0.20%，镍0~0.30%，余量为铁。

所述焊丝可用于钢—铜不同种金属的焊接，以及钢—钢，铜—铜同种金属的焊接。

一种钢铜异种金属埋弧焊焊丝的焊接方法，按照以下步骤进行：

（1）焊接前，铜板钢板均不进行预热，用气保焊点焊固定钢板和铜板；

（2）采用钢铜异种金属埋弧焊焊丝，配合SJ101焊剂进行进行埋弧焊，焊接时焊丝偏向铜板侧4mm~8mm，焊接电流为396~630 A，焊接电压为35~40 V, 焊接速度为23~30m/h。

所述钢铜异种金属埋弧焊焊丝的化学成分按质量百分比为碳0.05~0.15%，锰0.80~2.10%，硅0.07~0.95%，硫0~0.03%，磷0~0.03%，铜0.20~0.35%，铬0~0.20%，镍0~0.30%，余量为铁。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1.本发明焊接所得的焊接接头具有良好的机械性能。采用本发明焊接8mm以下的钢铜板材对接时，不需进行焊前预热和焊后热处理，可得到优良的机械性能。本发明所得焊缝金属的抗拉强度平均可以达到210MPa。

2.具有高效、成型美观、裂纹少等特点，可广泛用于钢铜异种金属的埋弧焊接。

附图说明

图1为钢铜异种金属焊接示意图，其中：1为焊丝，2为铜板，3为钢板；

图2为钢铜对接焊后熔合线组织形貌，

图3为铜铜对接焊后熔合线组织形貌，

图4为钢钢对接焊后熔合线组织形貌。

具体实施方式

实施例1

一种钢铜异种金属埋弧焊焊丝，其化学成分按质量百分比为碳0.05~0.15%，锰0.80~2.10%，硅0.07~0.95%，硫0~0.03%，磷0~0.03%，铜0.20~0.35%，铬0~0.20%，镍0~0.30%组成，余量为铁。

采用上述钢铜异种金属埋弧焊焊丝将8mm厚铜板和16MnDR钢板对焊，步骤为：

（1）焊接前，铜板钢板均不进行预热，用气保焊点焊固定钢板和铜板；

（2）采用钢铜异种金属埋弧焊焊丝，配合SJ101焊剂进行进行埋弧焊，焊接时焊丝偏向铜板侧4mm~8mm，焊接电流为545-550 A，焊接电压为35~37 V, 焊接速度为23m/h。