Boks Kracht Berekenaar & Formule (Online & Gratis)
Heb je je ooit afgevraagd hoe je kunt zorgen voor een succesvol metaalstempelproject? In deze blogpost duiken we in de kritieke factoren die uw stempelproces kunnen maken of breken....
Het lassen van koper en koperlegeringen is een unieke uitdaging vanwege hun hoge thermische geleidbaarheid en neiging tot scheuren. Dit artikel behandelt verschillende lastechnieken, materialen en voorbereidingsmethoden die essentieel zijn voor het succesvol lassen van koper en koperlegeringen. Lezers zullen meer leren over de specifieke lasbaarheidsproblemen, voorbereidingen voor het lassen en de selectie van geschikte lasmethoden en materialen. Door deze factoren te begrijpen, kan men de prestaties en betrouwbaarheid van koperlassen verbeteren, wat cruciaal is voor toepassingen in tal van industrieën.
Koper en koperlegeringen worden veel gebruikt vanwege hun unieke en superieure uitgebreide eigenschappen. Koper en koperlegeringen hebben een uitstekend elektrisch en thermisch geleidingsvermogen, een hoge oxidatieweerstand en weerstand tegen corrosie in zoet water, zout water, alkalische oplossingen en organische chemicaliën.
Ze zijn echter gevoelig voor corrosie in oxiderende zuren. Koperlegeringen hebben een goede koude en warme verwerkbaarheid en een hogere sterkte. Koper en koperlegeringen worden veel gebruikt in de elektrische, elektronische, chemische, voedingsmiddelen-, energie-, transport-, ruimtevaart- en defensie-industrie.
Er zijn verschillende soorten koper en koperlegeringen die worden geproduceerd in de industriële productie, en de meeste landen delen ze in op basis van hun chemische samenstelling. Koper en koperlegeringen kunnen worden ingedeeld in puur koper, messing, brons en koperlegeringen. wit koperonder andere.
Zacht gegloeid puur koper wordt over het algemeen gebruikt voor het lassen van structuren. Gangbare soorten zuiver koper zijn T1, T2, T3, T4 en gedesoxideerd koper (zuurstofvrij koper) TU1, TU2, enz. Messing is een koperlegering die voornamelijk bestaat uit zink.
Veel gebruikt messing en speciale messinglegeringen zijn H62, H68, H96, HPb59-1, HSn62-1, etc. Brons verwees oorspronkelijk naar koper-tin legeringen, maar wordt nu algemeen gebruikt om koperlegeringen aan te duiden die geen zink of nikkel als primair legeringselement hebben. Gebruikelijk soorten brons zijn onder andere tinbrons (QSn4-3), aluminiumbrons (QAl9-2) en siliciumbrons (QSi3-1).
Daarnaast worden koperlegeringen met nikkel als primair legeringselement witkoper genoemd.
De lasbaarheid van koper en koperlegeringen is relatief slecht, waardoor het veel moeilijker te lassen is dan staal met een laag koolstofgehalte. De belangrijkste problemen zijn te vinden in de volgende aspecten:
(1) Slecht vermogen tot lasvorming:
Bij het lassen van koper en de meeste koperlegeringen kunnen problemen optreden bij het smelten, kan de lasverbinding onvolledig doordringen en kan het oppervlak slecht worden gevormd. Dit komt voornamelijk door het hoge warmtegeleidingsvermogen van koper, waarbij het warmtegeleidingsvermogen van koper en de meeste koperlegeringen 7 tot 11 keer hoger is dan dat van gewoon koolstofstaal.
Hierdoor wordt de warmte snel afgevoerd van de laszone. Hoe dikker het werkstuk, hoe ernstiger de warmteafvoer. Hoewel koper een lager smeltpunt en een lagere specifieke warmtecapaciteit heeft dan ijzer, is het nog steeds een uitdaging om de smelttemperatuur in de laszone te bereiken, waardoor het basismetaal en het toevoegmetaal moeilijk samensmelten.
Bovendien leidt de uitstekende thermische geleidbaarheid van koper tot een bredere warmte-beïnvloede zone, wat kan resulteren in aanzienlijke vervorming wanneer het werkstuk een lage stijfheid heeft. Omgekeerd kan een hoge stijfheid aanzienlijke lasspanningen in het werkstuk veroorzaken.
De slechte oppervlaktevorming in koper en koperlegeringen wordt voornamelijk toegeschreven aan het feit dat de oppervlaktespanning tijdens het smelten een derde is van die van staal, en de vloeibaarheid 1 tot 1,5 keer groter is dan die van staal, waardoor het gevoeliger is voor metaalverlies tijdens het smelten.
Daarom moet bij het lassen van zuiver koper en de meeste sterk geleidende koperlegeringen, naast het gebruik van een hoog vermogen en een hoge energiedichtheid lasmethodenHet is ook noodzakelijk om verschillende graden van voorverwarming toe te passen. Het is niet toegestaan om enkelzijdig te lassen zonder ondersteuning en bij enkelzijdig lassen moet een steunplaat worden toegevoegd om de vorming van de lasnaad te controleren.
(2) Hoge gevoeligheid voor warmscheuren in lassen en warmte-beïnvloede zones:
De neiging tot warmscheuren in lassen is gerelateerd aan de invloed van onzuiverheden in de las en wordt ook beïnvloed door de spanningen die ontstaan tijdens het lassen. lasproces. Zuurstof is een veel voorkomende onzuiverheid in koper en heeft een grote invloed op de neiging tot warmscheuren in lassen.
Bij hoge temperaturen reageert koper met zuurstof in de lucht om Cu2O. Cu2O is oplosbaar in vloeibaar koper maar niet in vast koper en vormt een eutecticum met een laag smeltpunt. Onzuiverheden zoals Bi en Pb in koper en koperlegeringen hebben een laag smeltpunt.
Tijdens het stolproces van het smeltbad vormen ze eutecten met een laag smeltpunt die zich verdelen tussen dendrieten of op korrelgrenzen, waardoor aanzienlijke thermische brosheid ontstaat in koper en koperlegeringen. Wanneer de las in de vast-vloeibare fase is, smelten de eutecten met een laag smeltpunt in de warmte-beïnvloede zone opnieuw onder invloed van lasspanningen, wat resulteert in warmtescheuren.
Koper en koperlegeringen hebben relatief hoge lineaire uitzettingscoëfficiënten en krimpsnelheden, en ze hebben ook een sterk warmtegeleidingsvermogen. Bij het lassen zijn hittebronnen met een hoog vermogen nodig, wat resulteert in een bredere warmte-beïnvloede zone. Hierdoor wordt de gelaste verbindingen ondervinden aanzienlijke interne spanningen, wat een andere factor is die leidt tot scheuren in lassen van koper en koperlegeringen.
Bovendien bestaat het lasmetaal bij het lassen van zuiver koper uit een eenfasige structuur. Door de hoge warmtegeleiding van zuiver koper heeft de las de neiging om grove korrels te vormen. Dit verergert de vorming van warmtescheuren.
Om de vorming van hittescheuren te voorkomen bij het smeltlassen van koper lassen en koperlegeringen moeten de volgende metallurgische maatregelen worden genomen:
1) Controleer strikt het gehalte aan onzuiverheden (zoals zuurstof, bismut, lood, zwavel, enz.) in koper.
2) Het deoxidatievermogen van de las verbeteren door legeringselementen zoals silicium, mangaan, fosfor enz. aan de lasdraad toe te voegen.
3) Selecteer lasmaterialen die een duplexstructuur kan verkrijgen, wat de continuïteit van eutectische films met een laag smeltpunt verstoort en de richting van kolomvormige korrels verandert.
4) Neem maatregelen zoals voorverwarmen en langzaam afkoelen om de lasspanningen te verminderen, de grootte van de lasnaad te minimaliseren en de afmetingen van de lasnaad te vergroten om scheurvorming te voorkomen.
(3) Gevoeligheid voor porositeitsvorming:
Bij het smeltlassen van koper en koperlegeringen is de neiging tot poreusheid veel groter dan bij koolstofarm staal. Om porositeit in koperlassen te verminderen en te elimineren, zijn de belangrijkste maatregelen het verminderen van de bronnen van waterstof en zuurstof en voorverwarmen om de bestaansduur van het smeltbad te verlengen, zodat gassen gemakkelijker kunnen ontsnappen.
Gebruik lasdraden met sterke desoxidanten zoals aluminium, titaniumetc. (die ook stikstof en waterstof kunnen verwijderen) of het toevoegen van elementen als aluminium en tin aan koperlegeringen kan goede resultaten opleveren op het gebied van deoxidatie.
(4) Afgenomen lasverbinding prestaties:
Tijdens het smeltlasproces van koper en koperlegeringen ondervinden de lasverbindingen ernstige korrelgroei, verdamping en afbranding van legeringselementen en infiltratie van onzuiverheden, wat leidt tot een afname van de mechanische eigenschappen, het elektrisch geleidingsvermogen en de corrosiebestendigheid van de lasverbindingen.
1) Significante afname in vervormbaarheid:
De las en de warmte-beïnvloede zone ondergaan korrelverkleining en er verschijnen verschillende brosse eutecten met een laag smeltpunt op de korrelgrenzen, waardoor de hechtsterkte van het metaal verzwakt en de ductiliteit en taaiheid van de lasverbinding aanzienlijk afnemen. Bijvoorbeeld, bij het gebruik van zuiver koperen laselektroden voor booglassen of onder poederdek lassen, is de rek van de verbinding slechts ongeveer 20% tot 50% van het basismateriaal.
2) Afname van elektrische geleidbaarheid:
De toevoeging van een element aan koper zal de elektrische geleidbaarheid verminderen. Daarom zal het smelten van onzuiverheden en legeringselementen tijdens het lasproces de elektrische geleiding tot op zekere hoogte verslechteren. elektrische geleidbaarheid van koper joints.
3) Verminderde corrosiebestendigheid:
De corrosiebestendigheid van koperlegeringen wordt bereikt door legering met elementen zoals zink, mangaan, nikkel, aluminium, enz. De verdamping en oxidatie van deze elementen tijdens het smeltlasproces zal tot op zekere hoogte de corrosiebestendigheid van de lasverbinding verminderen. Het ontstaan van lasspanningen verhoogt ook het risico op spanningscorrosie.
Maatregelen om de prestaties van de lasverbinding te verbeteren hebben voornamelijk betrekking op het controleren van het gehalte aan onzuiverheden, het verminderen van de afbranding van de legering en het uitvoeren van een warmtebehandeling om de microstructuur van de las te wijzigen. Het minimaliseren van de warmte-inbreng tijdens het lassen en het toepassen van een spanningsontlastende behandeling na het lassen zijn ook nuttig.
Momenteel zijn er veel lasmethoden beschikbaar voor koper en koperlegeringen. Veelgebruikte lasmethoden zijn onder andere autogeen lassen, booglassen met afgeschermd metaal, TIG-lassen (TIG = Tungsten Inert Gas), elektrode met toevoegmateriaal argon booglassenen onder poederdek lassen.
De keuze van lasmethoden moet gebaseerd zijn op de samenstelling, dikte, structurele eigenschappen en prestatievereisten van het te lassen materiaal.
Koper is het metaal met de beste thermische geleidbaarheid onder de veelgebruikte metalen lassen. Daarom zijn voor het lassen van koper en koperlegeringen lasmethoden met een hoog vermogen en hoge energiedichtheid nodig.
Een hoger thermisch rendement en meer geconcentreerde energie hebben de voorkeur. Verschillende materiaaldiktes kunnen op verschillende manieren worden gelast.
Dunne platen zijn bijvoorbeeld het meest geschikt voor TIG-lassen en autogeen lassen. Middelgrote en dikke platen zijn meer geschikt voor booglassen onder poederdek, argon booglassen met toevoegelektrode en elektronenbundellassen. Voor dikke platen wordt MIG-lassen en booglassen met afgeschermd metaal aanbevolen.
1) Laskabel:
Naast het voldoen aan algemene proces- en metallurgische eisen, moet de lasdraad voor het lassen van koper en koperlegeringen vooral het gehalte aan onzuiverheden onder controle houden en het deoxidatievermogen verbeteren om de vorming van warmtescheuren en porositeit te voorkomen.
Voor het lassen van zuiver koper worden voornamelijk desoxiderende elementen zoals Si, Mn en P aan de lasdraad toegevoegd. Veel gebruikte lasdraden zijn onder andere hoogzuiver koperen lassen draad HSCu, die vaak wordt gebruikt bij autogeen lassen samen met solvent CJ301, en bij ondergedompeld booglassen samen met flux HJ431.
2) Laselektroden:
Booglaselektroden voor koper kunnen worden verdeeld in koperen en bronzen soorten, waarbij bronzen elektroden het meest worden gebruikt. Vanwege de neiging van zink in koper om te verdampen, worden koperelektroden zelden gebruikt voor booglassen.
In dergelijke gevallen kunnen bronzen elektroden worden gebruikt. Veel gebruikte koperelektroden zijn de zuivere koperelektrode T107 en de siliciumbronselektrode T207.
De eisen voor de voorbehandeling van lassen van koper en koperlegeringen zijn relatief streng. De voorbehandeling van koper en koperlegeringen bestaat voornamelijk uit het verwijderen van olie en oxidehuid. Voordat u de oxidelaag verwijdert, reinigt u de groef en onzuiverheden binnen een bereik van 30 mm aan beide zijden van de las met benzine of aceton.
Reinig vervolgens de groef van olievervuiling met een 10% natriumhydroxideoplossing bij een temperatuur van 30-40℃, gevolgd door spoelen met water. Dompel de verbinding gedurende 2-3 minuten onder in een 35%-40% salpeterzuuroplossing, spoel opnieuw met water en droog de verbinding.
Het verwijderen van oxidelagen kan mechanisch en chemisch. Gebruik voor mechanische reiniging een pneumatische draadschijf of draadborstel om het oppervlak van de lasdraad en het lasstuk te polijsten tot een metaalglans zichtbaar is.
Chemisch reinigen bestaat uit het onderdompelen van de las in een gemengde oplossing van 70 ml/L HNO3, 100 ml/L H2SO4 en 1 ml/L HCl voor reiniging, gevolgd door neutralisatie met een alkalische oplossing, spoelen met schoon water en vervolgens drogen met hete lucht.
Gaslassen:
Autogeen lassen is geschikt voor het lassen van dunne koperen onderdelen, het repareren van koperen onderdelen of het lassen van niet-kritieke structuren.
1) Voorverwarmen voor het lassen:
Voorverwarmen is over het algemeen vereist voor het lassen van zuiver koper met gas om het optreden van inwendige spanningen, scheuren, porositeit en onvolledige inbranding te voorkomen. De voorverwarmingstemperatuur voor dunne platen en kleine lasstukken is ongeveer 400-500℃, terwijl voor dikke en grote lasstukken de voorverwarmingstemperatuur moet worden verhoogd naar 600-700℃. De voorverwarmingstemperatuur voor messing en brons kan iets lager zijn.
2) Selectie van lasparameters en lastechniek: Koper heeft een hoge thermische geleidbaarheid, dus de vlammenergie die gebruikt wordt voor het lassen is over het algemeen 1-2 keer hoger dan die voor het lassen van koolstofstaal. Bij het lassen van zuiver koper moet strikt een neutrale vlam worden gebruikt.
Een oxiderende vlam kan oxidatie van de las en afbranding van legeringselementen veroorzaken. Een carbonerende vlam kan het waterstofgehalte in de las verhogen en leiden tot de vorming van porositeit.
Bij het autogeen lassen van dunne platen moet de linkse lasmethode worden gebruikt, omdat deze de korrelgroei helpt te onderdrukken. Als het werkstuk dikker is dan 6 mm, heeft de rechtse lasmethode de voorkeur, omdat het basismetaal dan op een hogere temperatuur kan worden verwarmd en het smeltbad beter zichtbaar is, wat de bewerking gemakkelijker maakt.
De beweging van de lastoorts moet zo snel mogelijk zijn en elke lasnaad mag niet willekeurig worden onderbroken. Het verdient de voorkeur om elke lasnaad in één keer te voltooien.
Bij het lassen van lange naden moet voor het lassen voldoende ruimte voor krimp worden gelaten en moet voor het lassen worden gepositioneerd. Tijdens het lassen moet de gesegmenteerde terugstapmethode worden gebruikt om vervorming te beperken.
Voor koperen lassen die onderhevig zijn aan spanning of die van groter belang zijn, moeten na het lassen de lasnaad worden gehamerd en warmtebehandelingsmaatregelen worden genomen. Na het lassen van dunne koperen onderdelen moet de warmte-beïnvloede zone aan beide zijden van de las onmiddellijk worden gehamerd.
Platen met een gemiddelde dikte van meer dan 5 mm moeten voor het hameren worden verwarmd tot 500-600℃. Na het hameren moet het werkstuk worden verwarmd tot 500-600℃ en vervolgens snel worden afgekoeld in water, wat de plasticiteit en taaiheid van de verbinding kan verbeteren.
Er is een elektrode-watermantel, gemaakt van gedesoxideerd koper TU1. De elektrodeverbinding wordt gelast met MIG-lassen en het specifieke lasproces staat in Tabel 5-37.
Tabel 5-37 Lasproceskaart voor TU1-verbinding
| Lasproceskaart voor naadlassen | Aantal | |||
Gezamenlijk diagram: | Basismateriaal Materiaal | TU1 | TU1 | |
| Dikte basismateriaal | 15 mm | 15 mm | ||
| Laspositie | Vlak lassen | |||
| Lastechniek | Recht laspad | |||
| Voorverwarmingstemperatuur | 500℃ | |||
| Interpass-temperatuur | ≥500℃ | |||
| Mondstuk Diameter | Φ26mm | |||
| Beschermend gas | Ar | Gasstroom (L/min) | Voor: 25~30 Terug: | |
| Lasvolgorde | |
| 1 | Inspecteer de groefafmetingen en de oppervlaktekwaliteit. |
| 2 | Verwijder olie of vuil uit de groef en de omgeving. Reinig het vet met een 10% NaOH-wateroplossing bij een temperatuur van 30~40℃, spoel daarna af met schoon water en droog. Verwijder de oxidelaag door te slijpen met een roestvrij staaldraadschijf, spoel dan met alkalisch water, gevolgd door spoelen met schoon water en drogen. |
| 3 | Voer hechtlassen uit voor de eerste laag met behulp van een uitwendige positioneringslastechniek. De lengte moet 100 mm zijn en de afstand tussen de laspunten mag niet meer dan 300 mm zijn. Als er scheuren ontstaan in de hechtlasnaad, verwijder deze dan en las opnieuw. |
| 4 | Splits de elektroden op een speciaal ontworpen armatuur. Verwarm het werkstuk voor met elektrische verwarming, met een voorverwarmingstemperatuur van 500℃, en zorg ervoor dat de temperatuur van de tussenlaag niet lager blijft dan 500℃. |
| 5 | Begin vanaf de buitenkant te lassen om de vorming van lasrupsen aan de binnenkant van de lasnaad te voorkomen. Zorg ervoor dat de rondheid van de binnencirkel van de elektrode en de gladheid van het binnenoppervlak. |
| 6 | Voer een visuele inspectie uit. |
| 7 | Rechtzetten indien nodig. |
| 8 | Voer een warmtebehandeling na het lassen uit. |
De Parameters van de lasspecificatie
| Passen | Lasmethode | Kwaliteit lasmateriaal | Specificatie lasmateriaal | Soorten stroom en polariteit | Lasstroom (Ampère) | Boogspanning (Volt) | Lassnelheid (mm/per doorgang) | Opmerkingen |
| 1~2 | MIG (halfautomatisch) | HSCu | 1.6 | DCEP | 350~400 | 30~35 | 250~300 |
Als oprichter van MachineMFG heb ik meer dan tien jaar van mijn carrière gewijd aan de metaalbewerkingsindustrie. Door mijn uitgebreide ervaring ben ik een expert geworden op het gebied van plaatbewerking, verspaning, werktuigbouwkunde en gereedschapsmachines voor metalen. Ik denk, lees en schrijf voortdurend over deze onderwerpen en streef er voortdurend naar om voorop te blijven lopen in mijn vakgebied. Laat mijn kennis en expertise een aanwinst zijn voor uw bedrijf.
NL 
EN 
ES 
FR 
RU 
DE 
PT 