在說“銅及銅合金焊接時防止產(chǎn)生氣孔的主要措施”之前，我們先介紹下銅及銅合金焊接時產(chǎn)生氣孔的原因：氣孔是銅及銅合金焊接時一個主要問題，只要在氬氣中加入筒量的氫和水蒸氣，焊縫即出現(xiàn)氣孔，產(chǎn)生氣孔的傾向比碳鋼嚴(yán)重得多，原因如下：
1、銅的熱導(dǎo)率比低碳鋼高7倍以上，所以銅焊縫結(jié)晶很快，熔池易為氫所飽和而形成氣泡，在凝固結(jié)晶很快的情況下，氣泡不易析出，促使焊縫中形成氣孔。
2、氫在銅中的溶解度隨溫度升高而增大，直到熔點時氫在銅中的溶解度達最高值，溫度再提高，液態(tài)銅開始蒸發(fā)，氫的溶解度下降。
3、氬弧焊時氮也是形成氣孔的原因，隨著氬氣中氮含量的增加，氣孔數(shù)量隨之上升。
銅及銅合金焊接時防止產(chǎn)生氣孔的主要措施：
4、選擇合適的焊接工藝參數(shù)，降低冷卻速度，熔深不可過大。
銅及銅合金焊接時除了產(chǎn)生氣孔問題，還會有其他原因。銅及銅合金焊接時的問題：
1、難熔合及易變形：焊接純銅及銅合金時，如果采用的焊接參數(shù)與焊接低碳鋼差不多，母材散熱太快，填充金屬與母材不能很好地熔合，焊后變形也較嚴(yán)重，這與銅的熱導(dǎo)率、線脹系數(shù)和收縮率有關(guān)。
銅的熱導(dǎo)率大，20攝氏度時銅的熱導(dǎo)率比鐵大7倍多，1000攝氏度時大11倍多，焊接時熱量迅速從加熱區(qū)傳導(dǎo)出去，焊接區(qū)難以達到熔化溫度，使母材與填充金屬很難熔合。銅在熔化溫度時的表面張力比鐵小1/3，而流動性比鐵大1~1.5倍，表面成形能力差。
銅的線脹系數(shù)大15%，凝固時的收縮率比鐵大1倍以上，再加上銅的導(dǎo)熱能力強，使焊接熱影響區(qū)加寬，焊接時如被焊工件剛度低，又無防止變形的措施，很容易產(chǎn)生較大變形。
2、易產(chǎn)生裂紋：由于銅在液態(tài)時容易氧化，生成氧化亞銅，氧化亞銅與銅形成低熔點的脆性共晶體，造成偏析或存在于晶粒邊界；由于上述內(nèi)應(yīng)力大或氫、水蒸氣和二氧化碳造成的壓力存在，因此，銅及銅合金的焊接，易產(chǎn)生裂紋。
3、焊接接頭性能下降：焊接接頭的抗拉強與母材接近，但由于存在合金元素的氧化及蒸發(fā)，有害雜質(zhì)的侵入，焊縫金屬和熱影響區(qū)組織的粗大，再加上一些焊接缺陷等問題，使焊接接頭的強度、塑性、導(dǎo)電性、耐腐蝕性等性能往往低于母材。
4、合金元素的氧化和蒸發(fā)：銅合金中的合金元素，一般比銅更易氧化。合金元素的燒損，降低了接頭的機械性能，贊成焊接過程的困難。如焊接鋁青銅時，鋁氧化后生成難熔氧化鋁，使熔池表面的熔渣發(fā)粘，阻礙基本金屬和熔滴很好地熔合，容易生成氣孔和夾渣。
焊接錫青銅時，錫氧化后在焊縫中形成脆硬的氧化錫夾雜物，降低焊縫的抗蝕性。黃銅中的鋅沸點（906℃），在焊接過程中極易蒸發(fā)，在空氣中形成白色霧狀的氧化鋅。鋅的燒損不僅降低了接頭的機械性能和抗蝕性，而且氧化鋅煙霧會引起焊工嚴(yán)重的慢性中毒。
銅及銅合金焊接的主要措施：
1、針對難熔合及易變形問題：焊接時必須采用功率大、熱量集中的熱源，并采取預(yù)熱措施，不允許采用懸空單面焊接，單面焊時，反面必須加墊板或成形裝置。
2、針對易產(chǎn)生裂紋問題：
(1)必須嚴(yán)格限制焊件和焊接材料的氧、鉛、鉍、硫等有害元素的含量。
(2)通過焊絲加入硅、錳、碳、磷等合金元素增強對焊縫的脫氧能力。
(3)選用能獲得雙相組織的焊絲，使焊縫晶粒細(xì)化、晶界增長，使易熔共晶分散，不連續(xù)。
(4)焊接時加強對熔池的保護，采用減小焊接應(yīng)力的工藝措施，如選用熱量集中的熱源、焊前預(yù)熱、選擇合理的焊接順序、焊后緩冷等。
3、針對焊接接頭性能下降問題：改善和防止的辦法是選擇合適的焊接材料，嚴(yán)格控制工藝參數(shù)，有可能時要作焊后熱處理。
4、針對合金元素的氧化和蒸發(fā)問題：采用含有脫氧劑(如磷、硅、錳)的焊絲，能溶解氧化銅生成的熔渣的銅焊粉;去除工件和焊絲吸附的水分，并采取焊前預(yù)熱等措施。
“銅及銅合金焊接時防止產(chǎn)生氣孔的主要措施”了解了，我們說下銅及銅合金的焊接方法：主要以紫銅焊接和黃銅焊接為例子。
1、紫銅的焊接
焊接紫銅的方法有氣焊、手工碳弧焊、手工電弧焊和手工氬弧焊等方法，大型結(jié)構(gòu)也可采用自動焊。
(1)紫銅的氣焊
焊接紫銅最常用的是對接接頭，搭接接頭和丁字接頭盡量少采用。氣焊可采用兩種焊絲，一種是含有脫氧元素的焊絲，如絲201、202;另一種是一般的紫銅絲和母材的切條，采用氣劑301作助熔劑。氣焊紫銅時應(yīng)采用中性焰。
(2)紫銅的手工電弧焊
在手工電弧焊時采用紫銅焊條銅107，焊芯為紫銅(T2、T3)。焊前應(yīng)清理焊接處邊緣。焊件厚度大于4mm時，焊前必須預(yù)熱，預(yù)熱溫度一般在400~500℃左右。用銅107焊條焊接，電源應(yīng)采用直流反接。
焊接時應(yīng)當(dāng)用短弧，焊條不宜作橫向擺動。焊條作往復(fù)的直線運動，可以改善焊縫的成形。長焊縫應(yīng)采用逐步退焊法。焊接速度應(yīng)盡量快些。多層焊時，必須徹底清除層間的熔渣。
焊接應(yīng)在通風(fēng)良好的場所進行，以防止銅中毒現(xiàn)象。焊后應(yīng)用平頭錘敲擊焊縫，消除應(yīng)力和改善焊縫質(zhì)量。
(3)紫銅的手工氬弧焊
在紫銅手工氬弧焊時，采用的焊絲有絲201(特制紫銅焊絲)和絲202，也采用紫銅絲，如T2。
焊前應(yīng)對工件焊接邊緣和焊絲表面的氧化膜、油等臟物都必須清理干凈，避免產(chǎn)生氣孔、夾渣等缺陷。清理的方法有機械清理法和化學(xué)清理法。
對接接頭板厚小于3mm時，不開坡口;板厚為3～10mm時，開V型坡口，坡口角度為60o~70o;板厚大于10mm時，開X型坡口，坡口角度為60o~70o;為避免未焊透，一般不留鈍邊。根據(jù)板厚和坡口尺寸，對接接頭的裝配間隙在0.5～1.5mm范圍內(nèi)選取。
紫銅手工氬弧焊，通常是采用直流正接，即鎢極接負(fù)極。為了消除氣孔，保證焊縫根部可靠的熔合和焊透，必須提高焊接速度，減少氬氣消耗量，并預(yù)熱焊件。板厚小于3mm時，，預(yù)熱溫度為150~300℃;板厚大于3mm時，預(yù)熱溫度為350~500℃。預(yù)熱溫度不宜過高，否則使焊接接頭的機械性能降低。
還有紫銅的碳弧焊，碳弧焊使用的電極有碳精電極和石墨電極。紫銅碳弧焊所用的焊絲和氣焊時一樣，也可用母材剪條，可用氣焊紫銅的助熔劑，如氣劑301等。
2、黃銅的焊接
黃銅焊接的方法有：氣焊、碳弧焊、手工電弧焊和氬弧焊。
(1)黃銅的氣焊
由于氣焊火焰的溫度低，焊接時黃銅中鋅的蒸發(fā)比采用電焊時少，所以在黃銅焊接中，氣焊是最常用的方法。
黃銅氣焊采用的焊絲有：絲221、絲222和絲224等，這些焊絲中含有硅、錫、鐵等元素，能夠防止和減少熔池中鋅的蒸發(fā)和燒損，有利于保證焊縫的性能和防止氣孔產(chǎn)生。氣焊黃銅常用的熔劑有固體粉末和氣體熔劑兩類，氣體熔劑由硼酸甲脂及甲醇組成;熔劑如氣劑301。
(2)黃銅的手工電弧焊
焊接黃銅除了用銅227及銅237外，也可以采用自制的焊條。
黃銅電弧焊時，應(yīng)采用直流電源正接法，焊條接負(fù)極。焊前焊件表面應(yīng)作仔細(xì)清理。坡口角度一般不應(yīng)小于60~70o，為改善焊縫成形，焊件要預(yù)熱150~250℃。操作時應(yīng)當(dāng)用短弧焊接，不作橫向和前后擺動，只作直線移動，焊速要高。與海水、氨氣等腐蝕介質(zhì)接觸的黃銅焊件，焊后必須退火，以消除焊接應(yīng)力。
(3)黃銅的手工氬弧焊
黃銅手工氬弧焊可以采用標(biāo)準(zhǔn)黃銅焊絲：絲221、絲222和絲224，也可以采用與母材相同成分的材料作填充材料。
焊接可以用直流正接，也可以用交流。用交流焊接時，鋅的蒸發(fā)比直流正接時輕。通常焊前不用預(yù)熱，只有板厚相差比較大時才預(yù)熱。焊接速度應(yīng)盡可能快。焊件在焊后應(yīng)加熱300~400℃進行退火處理，消除焊接應(yīng)力，以防止焊件在使用過程中裂縫。
(4)黃銅碳弧焊
黃銅碳弧焊時，根據(jù)母材的成分選用絲221、絲222、絲224等焊絲，也可用自制的黃銅焊絲施焊。焊接可以采用氣劑301等作熔劑。焊接應(yīng)短弧操作，以減少鋅的蒸發(fā)和燒損。
直流TIG焊工藝方法廣泛應(yīng)用于銅及銅合金的焊接，焊風(fēng)成型好，內(nèi)外質(zhì)量優(yōu)良，在氬氣的保護下，熔池純凈，氣孔少，熱裂影響小，操作易掌握。厚度≤4mm時可不用焊前預(yù)熱，直接用氬氣預(yù)熱，待熔池溫度接近600℃時，可加填充焊絲熔化母材，實現(xiàn)焊接。厚度大于4mm的銅材，純銅應(yīng)預(yù)熱400—600℃。
銅合金焊接預(yù)熱200—300℃。300TSP，315TX直流TIG焊機可焊接純銅、硅青銅、磷青銅、黃銅、白銅等銅合金。300WP5、300/500WX4交直流兩用TIG焊機可用交流TIG焊接鋁青銅(用交流方波清除表面氧化膜)及用直流TIG焊接上述銅材。
近年來，采用MIG方法焊接銅及銅合金的施工越來越多，尤其對于厚度≥3mm的鋁青銅、硅青銅和白銅最好選用MIG焊方法。厚度3~14mm或>14mm的銅及銅合金幾乎總要選用MIG焊，因為熔敷效率高、熔深大、焊速快(一般為TIG焊的3~4倍)，實現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、低成本的經(jīng)濟效益要求。銅材施焊前均應(yīng)達到預(yù)熱溫度要求(純銅400~600℃，銅合金200~300℃)，焊絲與母材化學(xué)充分相似，氬氣純度≥99.98%。
“銅及銅合金焊接時防止產(chǎn)生氣孔的主要措施”就這些了，我們說下銅及銅合金焊接時的注意事項：
1、焊接處的間隙要嚴(yán)格控制好，以免影響裝配質(zhì)量。
2、一個焊接節(jié)點工作完成后，要及時清理好焊縫及周圍，然后再進行下一個。
3、焊接完成后，等到焊縫冷卻后要進行焊縫外觀檢查，不能有任何缺陷或者問題，焊縫應(yīng)飽滿，不能有裂縫。
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