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紫铜与奥氏体不锈钢的焊接分析
铜与奥氏体不锈钢的焊接属于异种金属焊接。 两者的物理性能相差很大，熔点相差400℃以上，这使得焊接难度加大。 能否获得满意的焊接接头取决于被焊金属的物理性能。 性能、化学成分和采用的焊接方法和工艺。
物性差异分析
表1是铜和不锈钢物理性能的比较。 从表1可以看出，钢和铜的物理性能有很大差异。 铜的导热系数是钢的2316倍。 焊接时，热量会很快从加热区向外传导，使熔合区难以达到熔化温度，导致填充金属与母材不能很好地熔合，造成焊接不透明。
铜的线膨胀系数略大于钢，收缩率为钢的2135倍。 铜的导热性强，冷却凝固时变形量大。 焊接接头的刚度较大，如果焊接变形受阻焊接性能好的钢材，就会产生大量的焊接变形。 焊接应力成为焊接裂纹的机械原因。
化学成分差异分析
根据冶金原理，元素之间的相容性对异种金属的焊接性能起着决定性的作用。 化学元素之间的互溶度取决于溶质元素之间的晶格类型、原子尺寸和晶格常数的差异。 在高温（912-1390℃）下，Fe和Cu的晶体结构均为面心立方（fcc），具有相似的原子半径和相似的晶格常数，因此钢和铜的焊接性良好[1]。 但铜与钢焊接时，焊缝金属晶粒间容易形成(Cu+Cu2O)、(Fe+Fe3S2)、(Ni+Ni3S2)等各种低熔点共晶。 在焊缝金属凝固结晶的后期，这些低熔点共晶以“液膜”的形式连续分布在固态a铜的晶界中，切断了固态晶体之间的联系，削弱了固态a铜的性能。晶间结合能力下降，导致焊缝金属的塑性显着下降。 此时，由于钢和铜物理性能的显着差异而产生或多或少的拉应力，可能会导致焊接接头脆弱部位出现热裂纹。 铜和不锈钢的化学成分比较如表2所示。
基于对铜与钢焊接性的分析，选择正确的焊接方法和合适的填充材料，制定合理的焊接工艺是获得优良焊接接头的关键。
焊接方法选择
铜和不锈钢可采用气焊、氩弧焊等焊接方法进行焊接。 气焊时焊接熔池温度易于控制，易于实现单面焊接和双面成型。 焊前对焊件进行预热和后加热也比较方便。 但由于氧乙炔火焰温度低，热量分散，很难克服紫铜散热快而造成焊接不良的缺陷，难以获得良好的焊接质量。 手工氩弧焊（TIG）有可靠的氩气保护，熔池金属不易氧化； 焊接温度高，能量集中，电弧和熔池清晰可见； 操作方便，易于控制熔池形状和焊缝形成； 无熔渣，焊后无需清理焊渣，焊接接头外观质量好，因此确定TIG焊的焊接方法。
焊接材料选择
填充材料选用紫铜焊丝HS201。 焊丝主要性能及化学成分见表3。
焊接试验
(1)试验材料：板材为TUP，焊接材料为Φ210mm的HS201。
(2)为了便于拉伸、弯曲试件的制作，确定试板尺寸为300mm×200mm，δ=6mm，数量为2套，坡口形式及尺寸如图1所示。
(3)试件焊接后，检查焊缝外观，未发现表面裂纹、气孔等缺陷。 经过100%射线检测，两片膜的检测报告均为一级合格。
(4)拉伸试验表明σb1=>、σb2=>，焊接接头的抗拉强度高于铜。
(5) 准备4块冷弯试件，宽度为30mm，弯曲角度为
为180°，弯曲试验结果为：无裂纹，合格。
焊接工艺应用
切槽和焊接材料清洁
管端坡口加工形式如图2所示。对于Φ159mm×6mm的管材，钝边B为1~2mm，间隙A为2~3mm； Φ325mm×10mm管材，钝边B为2~3mm，间隙A为2~3mm。 3毫米。 并用四氯化碳清除沟槽表面及两侧20mm以内的油污、水分、铁锈、氧化物等夹杂物，直至露出金属光泽。 焊丝表面也经过严格的脱脂处理，并放入烘箱中烘干。 烘烤温度为150~200℃。
焊接前预热
由于铜的导热系数大，散热快，焊接前必须用中性火焰对铜管的一侧进行预热（温度400~450℃）。 焊接过程中，焊缝层间温度仍须保持不低于预热温度。 热温度。
焊接点
焊接时采用短弧焊，电弧中心应向铜管一侧偏2～4毫米左右。 一方面可以减少铜管一侧的热损失，避免未焊透、未熔合等缺陷； 另一方面，也可以防止不锈钢管侧面受热过多而造成烧穿和咬边。 采用连续送丝焊接性能好的钢材，不能采用不加焊丝直接熔合两种母材的方法。
焊接过程中，应尽量减少灭弧次数。 为了防止灭弧前出现电弧坑和过早失去保护，灭弧前应添加较多的填充金属。 电弧熄灭后，应添加更多的填充金属。 灭弧后，灭弧并停止氩气供给。 焊接工艺参数如表4所示。
焊后绝缘
焊接完成后，用复合硅酸盐毡覆盖焊缝，保温并缓慢冷却，以减少焊接应力，防止裂纹。
