铜/钢异种金属埋弧焊工艺研究

张建民

保定天威保变电气股份有限公司 河北保定 071000

1 序言

高电压大容量油浸式变压器为了减少漏磁通，在油箱箱壁上形成涡流产生较大的热量，需要在油箱碳素钢钢板的箱壁内部焊接铜屏蔽，当前采取的是MIG纯氩气保护手工焊，使用SCu6100铝青铜焊丝施焊的工艺，但该工艺焊缝成形较差，打磨工作量大，焊接烟尘对操作者的伤害较大，焊接时需要穿戴好防毒通风面具。为了改善这一焊接工艺，利用埋弧焊功率大、熔敷效率高的特点，采用普通碳素钢焊丝对埋弧焊焊接铜屏蔽的工艺进行研究。

2 铜/钢异种金属焊接可行性分析

（1）焊接不利因素分析[1]在铜/钢异种金属焊接中，铜与钢的熔点、导热系数、线膨胀系数和力学性能等都有很大的区别，容易在焊接接头中产生应力集中，导致各种焊接裂纹。与钢相比，纯铜的强度比较低、塑性好、导热系数大，纯铜的导热系数几乎是钢的7～11倍，焊接时大量的热从铜板基材散失，加热范围扩大。铜板基材厚度越大，散热越严重。尽管铜的比热略小于铁，但焊接区难以达到熔化温度。铜在熔化温度下的表面张力比铁小1/3，流动性比铁大1～1.5倍，表面成形能力较差。

（2）焊接有利因素分析 由于铁与铜的原子半径、晶格类型及原子外层电子数目等都比较接近，这对金属之间的连接有好处，即对钢与铜或铜合金的焊接很有利。另外，铜与钢属于在液态时无限互溶，而在固态时虽为有限互溶，但不会形成脆性金属间化合物，而是以（α+ε）双相组织形式存在。……