黄铜焊接技巧与方法

1.黄铜的气焊

由于气焊火焰的温度低，焊接时黄铜中锌的蒸发比采用电焊时少，所以在黄铜焊接中，气焊是最常用的方法。

（1）对接接头形式及坡口尺寸

黄铜气焊时各种对接接头形式及坡口尺寸见表11-26。

表11-26 对接接头形式及坡口尺寸

黄铜铸件焊补时，应先将缺陷铲去，并铲出60°～90°的坡口。坡口角度大小以焊补方便和节约金属为原则。坡口应完全露出黄铜本色，不允许有脏物残留在缺陷中。

（2）焊丝及焊粉

黄铜气焊可采用下列焊丝：SCu4700、SCu4701、SCu6800、SCu6810、SCu6810A、SCu7730等。这些焊丝中含有硅、锡、铁、镍等元素，能够防止和减少熔池中锌的蒸发和烧损，有利于保证焊缝金属的力学性能，并防止焊缝中产生气孔。也可用母材切条作填充金属。

黄铜气焊常用焊粉的成分见表11-27。焊粉分为固体粉末焊粉和气体熔剂两类。气体熔剂由硼酸甲酯及甲醇组成。这种成分的混合液极易挥发，其沸点为54～56℃，蒸发的气体由乙炔带入火焰中与氧发生如下的反应：

2B（C＜H₃）3（硼酸甲酯）+9O₂（氧）=B₂ O₃（硼酐）+6CO₂（二氧化碳）+9H₂ O（水）

表11-27 黄铜气焊焊粉（熔剂）

形成的硼酐（B₂ O₃）凝结到母材及焊丝上，焊接时可产生强烈的脱氧作用，与氧化物（Cu₂ O、ZnO）形成硼酸盐，以薄膜状态浮在熔池表面，能有效地防止锌的蒸发。

某公司所用的气体熔剂发生器装置如图11-10所示。它由熔剂发生器、防止倒流装置和干燥器等组成。乙炔由气体熔剂发生器（图11-10）入口管进入旋塞阀5，打开旋塞阀5和截止阀4，乙炔即进入熔剂发生器与气体熔剂混合，由出口管进入焊炬。当关闭防止倒流装置（图11-10b）的旋塞阀1，打开旋塞阀2时，乙炔气体即经过防止倒流装置进入熔剂发生器；当关闭旋塞阀2，打开旋塞阀1时，乙炔气体即可直接进入焊炬。干燥器（图11-10c）是防止硼酸甲酯水解而吸收气体水分的装置。整套设备可以排列在同一支架上。熔剂发生器一般容量为3000mL，熔剂一般保持在1500～2000mL。

（3）气焊工艺

焊前必须仔细清理被焊工件坡口及焊丝表面。

黄铜气焊时，对于较厚大的焊件应当预热。一般预热温度为400～500℃，厚度15mm以上的焊件应预热到550℃左右。黄铜铸件焊补前局部或全部预热，预热温度可参考上述数值。

为了减少锌的蒸发，焊接火焰应采用轻微的氧化焰，使熔池表面覆盖一层氧化锌薄膜，防止锌的蒸发。也可采用中性焰。

黄铜气焊时焊丝和焊炬的选择参见表11-28。

为了减少蘸焊粉的时间，先将焊粉倒入长槽中，再把用焊炬加热的焊丝横放在焊粉中滚动，使焊丝表面蘸上一层焊粉（0.5～1mm厚），然后排列在倾斜的架子上，以备使用。

用气体熔剂气焊黄铜时，可以根据火焰的颜色来辨别火焰的性质：中性焰的内焰呈青绿色，较外焰亮，外焰呈黄绿色，较内焰绿，且距内焰越远，颜色越绿；氧化焰呈软绵绵的菜绿色，气焊黄铜宜使用这种性质的氧化焰。熔剂的流量是否合适也可以根据火焰颜色的变化来判断：当熔剂流量合适时，火焰呈菜绿色；当熔剂流量过大时，内外焰的颜色非常接近，火焰亮而刺眼；当熔剂流量过小时，内外焰差别很大，接近不加气体熔剂时普通氧乙炔焰的颜色。

图11-10 气体熔剂发生器装置图

a）熔剂发生器结构

1—储液筒 2—耐腐蚀橡胶垫圈 3—元宝螺钉 4—截止阀 5—旋塞阀 6—加液孔

b）防止倒流装置

1、2—旋塞阀 3—接熔剂发生器出口管 4—接焊炬（乙炔阀） 5—接熔剂发生器入口管 6—乙炔气进口

c）干燥器

1—接防止倒流装置入口管 2—硅胶 3—玻璃丝 4—气体熔剂入口处

表11-28 黄铜气焊时焊丝和焊炬的选择

2.黄铜的碳弧焊

（1）坡口制备

黄铜碳弧焊的接头形式及坡口尺寸见表11-29。

（2）焊丝及焊粉

黄铜碳弧焊时，可根据母材的成分选择SCu4700、SCu4701、SCu6800、SCu6810、SCu6810A、SCu7730等焊丝，也可以用自己铸出来的黄铜棒，如HSi80-3的黄铜棒可以用于焊接H90、H62、HSi80-3等黄铜，而HMn58-2及HMn57-3-1黄铜棒可以用于焊接同样成分的母材。

焊粉有以硼砂为主的，也有以氯化盐为主的，常用的成分（质量分数）有：

①硼砂94%、镁粉6%。

表11-29 黄铜碳弧焊的接头形式及坡口尺寸

②氯化钾50%、氯化钠12.5%、冰晶粉35%、木炭粉2.5%。

焊丝表面应蘸水玻璃，滚上焊粉后使用。

（3）碳弧焊工艺

施焊时，焊丝端头应位于熔池上面，以便使液态金属呈细滴过渡到熔池中去。焊丝不能伸入熔池，以免焊缝夹渣。焊丝应控制在弧柱周围熔化，避免触及弧柱，以减少合金元素的烧损。焊接操作时，碳板、焊丝与工件之间的位置如图11-11所示。

黄铜焊接与纯铜焊接不同，宜用短弧施焊，这样可以稳定电弧，并有利于热量集中，提高焊接速度。弧长的控制，应根据黄铜中含锌量的多少来决定。随着黄铜中含锌量的增加，弧长应该减小，以减少锌的蒸发和烧损。

焊接时，应尽可能采用硬规范。焊接电流取决于母材的导热性。对于H90，焊接电流必须提高；对于HSi80-3、HMn57-3-1等含合金元素多的黄铜，因其导热性较差，焊接电流应当降低。预热温度控制在300～500℃之间。焊接HMn57-3-1黄铜的规范见表11-30。(www.xing528.com)

图11-11 碳弧焊操作示意图

1—焊丝 2—施焊方向 3—焊粉 4—碳极 5—工件

表11-30 HMn57-3-1黄铜碳弧焊接规范

碳弧焊的最大缺点是工作条件较差，在操作现场会产生浓重的烟雾，不但有害于焊工健康，还增加了操作的困难。因此，操作现场应有良好的通风条件。

用HSi80-3焊丝及上述两种焊粉焊接H62时焊接接头的力学性能见表11-31。

表11-31 焊接接头的力学性能

3.黄铜的焊条电弧焊

（1）焊条

焊接黄铜的焊条，根据焊丝的材质不同可分为两类：一类是青铜芯的黄铜焊条，另一类是黄铜芯的黄铜焊条。这两类黄铜焊条都能满足黄铜焊接力学性能方面的要求。但黄铜芯的黄铜焊条焊接工艺性较差，焊接过程中会造成锌大量的蒸发和随之带来的严重飞溅。锌的大量蒸发是个难解决的技术问题，而黄铜飞溅易于清除，清除后表面不留凹坑。即使在表面粗糙度Ra值要求较低的地方也可以冷焊。

焊接黄铜除了可用ECuSn-B、ECuAl（均为青铜芯的黄铜焊条）外，还可按表11-32所列的配方自制黄铜焊条。

焊条的选择应根据母材在力学性能、耐蚀性及色泽等方面的要求来决定。表11-32所列的黄铜焊条可以焊接与焊芯成分相同的母材。

表11-32 黄铜焊条的焊芯及药皮配方

注：药皮重量为焊芯重的9%～11%。200～250℃烘干2h。

有时可用纯铜焊条焊补要求不高的黄铜铸件。采用纯铜焊条的好处是可以减少焊接时的烟雾，而且由于母材中的锌也混合到焊缝中，可使焊缝金属的颜色和性能满足一定的要求。

（2）焊接工艺要求

1）应采用直流电源焊接。表11-32所列的2号焊条需用反接（焊条接正极），其余焊条则用正接（焊条接负极）。

2）焊前母材表面应作仔细清理，所有会产生氢气的杂质都要彻底清除干净。

3）开的坡口不能过尖，一般坡口角度为60°～70°。

4）焊件厚度如果超过14mm，为改善焊缝成形，要预热到150～250℃。

5）焊接电流应根据焊条的种类来选定。对于ECuSn-B和ECuAl，焊接电流可按表11-33选择。对于黄铜芯焊条，焊接电流值可按每毫米焊条直径25～30A来选择。

6）操作时应当用短弧焊接，不作横向和前后摆动，只作沿焊缝的直线移动。焊速要高，一般不应低于0.2m/min。

表11-33 焊接电流的选择

7）多层焊时，层与层之间的氧化皮及渣应清除干净，特别是用HAl66-6-3-2铝锰铁黄铜芯焊条时更要清除干净，因含铝而产生三氧化二铝（Al₂ O₃），易夹渣。

8）因铜液流动性大，故熔池要处于水平位置（一般倾角不要大于15°）。

9）黄铜芯焊条在焊接过程中会产生比较严重的烟雾，对焊工的健康有害且妨碍操作，故焊接现场应装有通风装置。

10）与海水、氨气等腐蚀性介质接触的黄铜焊件，焊后必须退火，以消除焊接应力。

（3）焊接举例

某HSi80-3截止阀阀体，根据图样要求进行了3.0MPa液压试验时，发现有两处渗漏，因此需要补焊。采用表11-32中的1号药皮配HSi80-3焊芯的焊条进行补焊，焊条直径为8mm，焊接电流为180A，电弧电压为30～35V，预热温度为150～200℃，直流正接。焊补后经机械加工，焊缝色泽与母材相同，3.8MPa液压试验不漏水，符合要求。

4.黄铜的手工氩弧焊

手工氩弧焊可以焊接黄铜结构，也可以对黄铜铸件的缺陷进行焊补。其焊接工艺和纯铜手工氩弧焊相似，只是由于黄铜的导热性和熔点比纯铜低，以及含有容易蒸发的元素锌等特点，所以在填充焊丝和焊接规范等方面有一些不同的要求。

（1）焊丝

黄铜手工氩弧焊可以采用标准黄铜焊丝，如SCu4700、SCu4701、SCu6800、SCu6810、SCu6810A、SCu7730（其化学成分见表11-6），也可以采用与母材成分相同的材料作填充焊丝。

由于上述焊丝的含锌量较高，所以在焊接过程中烟雾很大，不仅影响焊工的身体健康，而且还妨碍焊接操作的顺利进行。为了减少焊接过程中锌的蒸发，采用QSi3-1青铜作为填充焊丝可以得到满意的结果。采用H62和QSi3-1填充焊丝焊接H62黄铜的接头力学性能见表11-34。

表11-34 H62黄铜焊接接头的力学性能

（2）焊接规范

焊接可以用直流正接，也可以用交流。用交流焊接时，锌的蒸发比直流正接时轻。

焊接规范与纯铜焊接相似，但通常焊前不用预热，只是在焊接板厚大于12mm的接头和焊接边缘厚度相差比较大的接头时才需预热。而后者只需预热焊接边缘较厚的零件。焊接速度应尽可能快。板厚小于5mm的接头最好能一次焊成。

（3）焊后处理

焊件在焊后应加热到300～400℃进行退火处理，消除焊接应力，以防止黄铜件在使用过程中破裂。例如，黄铜阀体在焊补后必须进行退火处理。