一种紫铜碳钢复合板缺陷修复方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及焊接的技术领域，尤其涉及一种紫铜碳钢复合板缺陷修复方法。
【背景技术】
[0002]紫铜是比较纯净的一种铜，一般可近似认为是纯铜，导电性、塑性都较好，但强度、硬度较差一些。紫铜具有优良的导热性、延展性和耐蚀性。紫铜中的微量杂质对铜的导电、导热性能有严重影响。其中钛、磷、铁、硅等显著降低电导率，而镉、锌等则影响很小。氧、硫、砸、碲等在铜中的固溶度很小，可与铜生成脆性化合物，对导电性影响不大，但能降低加工塑性。
[0003]紫铜碳钢复合板，是利用炸药的能量将复层紫铜与基板形成牢固的原子间结合，使基复板在爆炸复合后产生很大应力。对未贴合区进行焊补可能加剧补焊区的应力状况，如果焊缝的塑性韧性不高，形成的应力很容易将焊缝拉开形成裂纹。
[0004]由于紫铜与碳钢属于两种不同类别的材料，化学成分、热导率、线膨胀系数等都有很大差别，属于异种金属间的焊接，存在不同的焊接性，如果焊接工艺选择不合适，堆焊时容易出现气孔、裂纹等焊接缺陷。铋或铅与铜生成低熔点共晶，使铜产生热脆；而脆性的铋呈薄膜状分布在晶界时，又使铜产生冷脆。磷能显著降低铜的导电性，但可提高铜液的流动性，改善焊接性。这些元素如果利用不好，会对堆焊质量产生很大影响，如果应用得当，则可以使堆焊事半功倍。
[0005]对于紫铜与碳钢的异种金属焊接，在液态中铜与钢能完全混合，但固态中相互固溶度有限，铜原子会沿着钢的晶界进行渗透。由于铜的熔点比钢低，因此在冷却时铜铝的结晶温度低于钢的结晶温度，便会在焊缝的热影响区产生裂纹。而且基层的元素在高温熔池中会向焊缝中迀移，使焊缝含碳量增加，严重降低焊缝的综合机械性能。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是针对上述技术现状，而提供一种焊接质量好、焊缝的致密性和强度高、能很好地解决复合板缺陷的紫铜碳钢复合板缺陷修复方法。
[0007]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:
一种紫铜碳钢复合板缺陷修复方法，包括以下步骤:
步骤一、通过爆炸焊接将紫铜层与碳钢基板焊接，使紫铜层与碳钢基板的主体部分牢固连接，形成紫铜碳钢复合板；标记紫铜层与碳钢基板之间未贴合的边缘部分；
步骤二、从碳钢基板表面中心处150_X 150mm的范围，挖至碳钢基板面以下1.0mm至
1.5mm形成坡口，打磨抛光至待焊坡口露出金属光泽并圆滑过渡；用丙酮液对待焊坡口擦洗干净；
步骤三、在电阻炉出口处安装焊接台；
步骤四、将紫铜碳钢复合板放入电阻炉内预热处理，使紫铜碳钢复合板温度达到300-400°C，然后将紫铜碳钢复合板直接从电阻炉移至焊接台；保持碳钢基板在下，紫铜层在上，在紫铜层上覆盖石棉，同时采用焊炬对待焊坡口加热，使待焊坡口温度不低于预热温度；
步骤五、采用氩气或者氦气作气体保护，对待焊坡口进行氩弧焊，每一段焊缝接头处回焊一小段，然后再沿焊接方向施焊，保证焊缝接头处连接牢固；焊接收弧时停顿一小段时间，对弧坑延时保护；
步骤六、焊接完成后，将焊接表面打磨抛光平整，然后对试板堆焊表面进行PT检测； 步骤七、用超声波探伤仪对堆焊区进行贴合率检验；
步骤八、对试板取样进行弯曲力学性能检验。
[0008]为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括:
步骤一中采用的紫铜层由以重量份计0.002%Sn、0.002%As、0.l%S1、0.05%0、0.005%Zn、0.005%Fe、0.002%N1、0.003%Pb、0.001%P、余量为 Cu 组成。
[0009]堆焊材料由以重量份计0.002%Sn,0.l%Si,0.002%As,0.005%Zn,0.01%Fe、
0.002%N1、0.003%Pb、余量为 Cu 组成。
[0010]步骤五中保护气体采用Ar气，Ar气纯度彡99.99%，体流量:9L/min至14 L/min。
[0011]对焊缝焊接时正极接紫铜碳钢复合板、负极接钨极，焊接电流220A至240A，电压16V至20V，直流正接，钨棒端部磨成15°至25°圆锥形。
[0012]待焊坡口和焊丝在施焊前用丙酮液擦洗干净。
[0013]紫铜层采用Tl紫铜，碳钢基板采用Q345R碳钢板。
[0014]PT检测采用DPT-5检测剂。
[0015]对焊缝焊接时采用ERCu-1焊丝，直径为2.5mm。
[0016]与现有技术相比，本发明的基层材料Q345R，规格尺寸:复合板尺寸6/21*6000*1000，从基板Q345R表面中心处150*150mm的范围，挖至基板面以下1.0-1.5mm
形成坡口，打磨抛光待焊坡口露出金属光泽并圆滑过渡满足焊接条件，氩弧焊待焊区域和焊丝在施焊前用丙酮液擦洗干净。
[0017]考虑到Tl紫铜的特性，紫铜导热率会很高，容易产生结晶裂纹，现有技术是在施焊之前对坡口和周边200~300_范围进行了 300-400°C的预热。但是，由于紫铜板的特性，导热率大，散热较快，局部加热的温度存留时间较短，熔池保持时间较短，熔池流动性差，无法满足焊接条件，导致焊接质量差。
[0018]本发明采用热处理炉体加热，使母材达到焊接条件，炉体加热的好处:热量均匀，热量保持时间长，温度容易控制等，局部加热的局限性全部被解决掉了。加热出炉之后，直接在台车上施焊，同时在紫铜层上覆盖石棉，极大降低母材的温度流失速度，使待焊坡口处热量保持时间长，同时，本发明采用焊炬对待焊坡口加热，使待焊坡口温度不低于预热温度，确保待焊坡口处的温度，克服了温度流失较快而满足不了施焊条件的困难。
[0019]为保证焊缝金属熔合好的情况下，尽量减少基层金属向堆焊复层的渗入量，降低熔合比，本发明在复合板出炉时保持碳钢基板在下，紫铜层在上，即方便覆盖石棉，在堆焊时也能减少基层金属向堆焊复层的渗入量。
[0020]为防止产生未熔合、气孔等缺陷，每一段焊缝接头处应回焊一小段，然后再沿焊接方向施焊，以利于调整接头平滑并能消除弧坑缺陷。焊接过程的温度不低于预热温度。
【附图说明】
[0021]图1是本发明紫铜碳钢复合板加热后从电阻炉内移送到焊接台的示意图。
【具体实施方式】
[0022]以下对本发明的实施例作进一步详细描述。
[0023]其中图1中附图标记为:1、紫铜碳钢复合板，2、电阻炉，3、焊接台。
[0024]本实施例中一种紫铜碳钢复合板缺陷修复方法，包括以下步骤:
步骤一、通过爆炸焊接将紫铜层与碳钢基板焊接，使紫铜层与碳钢基板的主体部分牢固连接，形成紫铜碳钢复合板；标记紫铜层与碳钢基板之间未贴合的边缘部分；
步骤二、从碳钢基板表面中心处150_X 150mm的范围，挖至碳钢基板面以下1.0mm至
1.5mm形成坡口，打磨抛光至待焊坡口露出金属光泽并圆滑过渡；用丙酮液对待焊坡口擦洗干净；
步骤三