铜和铝的焊接

在工业领域中，铜和铝都是良好的导电材料，由于铝比铜的密度小，价格便宜、资源丰富，因此在很多情况下可以代替铜使用，这样不仅能降低成本、减轻产品重量，还能合理利用资源。

        由于铜和铝的物理及化学性能相差很大，因此焊接过程中存在以下困难。
         1).铝的高温氧化
         由于铝和铜的熔点相差423度，因此它们很难同时熔化，高温下，具有较强亲和力的铝会发强烈的氧化反应，形成氧化铝，氧化铝的存在使填充材料与铜不能很好地熔合， 因此焊接时要采取防止氧化和去除氧化物的措施。
         2).形成铜-铝金属间化合物
         铜和铝在高温时无限固溶，随着温度的下降，铝在铜中的溶解度逐渐下降，到固态时为有限固溶，形成铝和铜金属间化合物，当铜在小于13%时，铝铜合金综合性能最好，因此焊接时合理控制焊缝中的铜含量，尽量缩短铜与液态铝接触时间，均可提高铜和铝焊接接头的强度与塑性。 
         3).焊缝易产生裂纹
         由于铜的线膨胀系数比铝大0.5倍，焊后在铜-铝的焊缝处产生较大的残余应力，当残余力值较高时，易产生裂纹。 
         4).易形成气孔
         铜和铝的导热性能非常好，熔池结晶过程很快，因此高温治金反应过程中形成的气体或铝和铜在液态时熔解和吸收的气体来不及逸出熔池表面，残留在焊缝中形成的气孔。

        铜和铝的焊接工艺
         1).数字化脉冲熔化极气体焊护焊（脉冲MIG焊机）
         以伟晟公司的DSP系列数字化脉冲熔化极气体保护焊为例，可将焊机程序中的焊接类型设为：AS 1.2 Ar，即用铝合金数据库系统，采用直径为1.2mm的ER2319铝铜合金焊丝，也可用ER4145铝硅合金焊丝代替，保护气体为99.99%纯度氩气。为达到均匀熔化，要将电弧中心向铜侧偏移0.5倍工件的厚度距离，在焊接过程中，为不降低接头强度，须保证金属间化合物的厚度小于1um。ER2319和4145焊丝中添加Zn和Mg元素，可以限制焊接过程中Cu向Al的过渡；Cr和Mg元素，有利于填满树枝晶的间隙；Ti、Zr、Mo等元素有利于细化组织，Si和Zn元素的添加，可以减少金属间化合物的数量。 为了更好提高接头强度，可将铜母材加工成V型或K型坡口，在坡口表面镀上60um厚度的锌，以降低缝中铜的含量，即可得到满意的接头力学性能。