黄铜气焊工艺应用及其探讨

李永旺 胡国文 王韩雷

摘 要：本文对黄铜焊接性进行分析，并详细介绍了黄铜气焊的具体应用方法和操作要点。黄铜气焊过程中需要选用含有Si元素的焊丝，因为Si元素形成的氧化膜能够紧紧覆盖于焊接零件表面，不仅能够有效避免Zn元素的蒸发和燃烧，还能够防止H2的溶入，从而减少焊接连接处气孔的产生。本文对黄铜气焊的工艺技术进行深入探讨。

关键词：黄铜气焊；工艺应用；深入探讨

气焊指的是利用天然气和助燃气体经过混合燃烧后，由其所产生的高热量火焰对金属材料进行焊接的一种方法。黄铜按照其种类可以分为铸造工程和加工黄铜，由于黄铜具有耐腐蚀性以及冷热加工性的特点，力学以及铸造性能均高于纯铜，因此，在电器制造、电子制造、化工以及制氧等工业制造过程中得到广泛应用和推广。笔者对于黄铜气焊技术的工艺应用进行深入探讨。

1 黄铜焊接性的特点

黄铜是一种为以Cu-Zn为主的合金，黄铜中含有Zn元素的沸点较低，通常为905℃，在实际焊接过程中，Zn元素容易出现蒸发和燃烧等现象，使得气焊连接处的Zn元素减少，这将会导致焊接处的接头力学以及其耐腐蚀性降低，并且Zn元素在焊接过程中会产生一种白色雾状的烟雾，不仅妨碍了焊接操作的整体质量，同时还会对操作人员的身体健康造成危害。黄铜的自身强度较高，线膨胀的数据参数较大，容易导致较大的焊接内应力，在焊接接头具有较强刚性时，较易引起冷裂纹的产生。黄铜焊接过程中，由于处于高温液体状态时将会产生过多氢气，伴随温度的不断下降，溶解度在一定程度上大大降低。此外，Cu氧化状态下产生的Cu2O处于高温情况，将会与氢元素反应形成不溶于Cu元素的水蒸气，但是，黄铜的导热指数较大，焊接过程中凝固较为迅速，因此，氢元素或者水蒸气没有溢出便形成气孔，所以，较易形成气孔。

2 黄铜气焊工艺概述

2.1 气焊用焊丝

为了能够有效避免在焊接过程中Zn元素的燃烧和蒸发，需要选优含有Si元素的焊丝，由于Si元素所形成的氧化膜能够覆盖在焊接表面，可以有效防止Zn元素的蒸发和燃烧，与此同时，还能够有效避免氢气的介入，最终减少焊接过程中气孔的形成。因此，黄铜气焊所选用的焊丝可以采用铁黄铜焊丝（HS222）和硅黄铜焊丝（HS224）等含有Si元素的焊丝。但是焊丝Si元素的含量不可过高，当焊丝中Si含量高于0.6%时，将会使得SiO2的薄膜厚度增加，影响在焊接过程中气孔的排出，反而会出现更多气孔。

2.2 气焰能率以及性质

气体火焰实际上是采用轻微的氧化焰。只有这样才能够使得焊接表面形成一层有效薄膜来阻隔Zn元素的燃烧和蒸发。由于黄铜的导热性能较强，因此，一般采用能率较大的火焰。

2.3 气焊溶剂

黄铜在气焊过程中需要使用一定量的气焊溶剂，气焊溶剂是需要CJ301或者采用硼基盐自行配比。焊接准备前期需要用水将气焊溶剂调制成浆糊状，并使用毛刷将其涂在坡口以及焊接处，或者是将气焊焊丝放置在水和玻璃溶液中沾湿后，再使用气焊溶剂蘸取后晾干使用，也可以将焊丝加热，并将焊丝在气焊溶剂中蘸取，使其表面附着一层粉状溶剂。

2.4 预热处理

为了能够有效降低焊接处的残留余热和气焊连接处的冷却速度，在气焊前可以进行预热。由于黄铜的导热性能较强，并且与Cu相比较而言较低，因此，可以降低预热温度。通常情况下焊接零件的厚度在小于6mm时，不可进行预热工作；焊接零件厚度大于6mm时，应该进行300～400℃的预热；焊接零件厚度大于15mm时应该将预热温度控制在500～550℃。气焊过程中，预热工作需要采用中性火焰。黄铜在焊接后通常情况下不能够及时进行热处理，如零件厚度或者零件结构刚性较强，焊接后可采取500～600℃的退火处理，来消除内应力。

2.5 气焊技术的工艺要点

气焊技术的工艺要点具体包括以下几个方面：黄铜在气焊过程中，火焰的焰芯需要呈尖状，通常采用左侧焊接的方式，焊接距离需要呈直线状，只进行上下调整，尽量不进行左右摆动；焊丝以及焊枪需要进行良好配合，火焰焰芯需要距离焊接表面保持在3～10mm之间，焊嘴与焊接零件表面的倾斜角度为70～90℃，焊丝与焊接零件表面的倾斜角度通常为20～30℃；焊接过程中不能够直接使用火焰将焊丝融掉，而是应该将焊丝的顶端部位伸入到熔化池中将其融化，这样能够减少Zn元素的蒸发和燃烧；焊接过程中如果发现焊接表面颜色呈灰黑色，则表明Zn元素蒸发和燃烧的结果，这时应该仔细检查焊接方式的正确性，并及时处理和纠正；为了能够减少在焊接过程中Zn元素的蒸发和燃烧，需要严格把握好焊接时的速度。除此之外，焊接过程中还应该严格控制熔化池的尺寸大小，通常情况下位焊丝直径长度的2～2.5倍；对于厚板，需要采用多层焊接的方式，这时应该使后一层焊接的方向与前一层焊接方向相反。伴随焊接层数的不断增加，焊接零件的表面温度将会越来越高，因此，应该减少焊嘴与焊接零件之间的倾斜角度，与此同时，需要加快焊接过程中的焊接速度，避免出现由于温度过高而产生的Zn元素蒸发和燃烧；每层焊接后需要将其表面进行清洁和整理，保持焊接表层的清洁程度。若发现在焊接表面出现气孔情况时，需要及时对气孔进行排出工作，等到气孔完全清出干净时，才能够进行下一层焊接工作的展开；焊接收尾工作时，需要将熔坑填满，等到熔池完全凝固后，焊矩才能够离开焊接表面。

3 结语

黄铜气焊时需要选用含有Si元素的焊丝，并采用轻微氧化焰，只有这样才能够保证气焊工作的整体质量。

参考文献

[1]邱葭菲.黄铜气焊工艺研究及应用[J].特种铸造及有色合金，2012，（10）：973-974.

[2]曲利峰，辛文彤，吴永胜，等.铜及铜合金焊接研究现状和手工自蔓延焊接铜问题探讨[J].电焊机，2011，41（3）：55-59.

（作者单位：中原油田采油三廠维修大队维修一队）