專利名稱：：一種用于紫銅厚大件不預熱焊接的焊絲及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種用于紫銅厚大件焊接的焊絲及其制備方法。
背景技術(shù)：
：銅及銅合金廣泛地應(yīng)用在電力、石油、化工、機械、國防等部門，它的用途僅次于鋼鐵和鋁。由于紫銅導熱系數(shù)很高，為391W/mK，是鋁的1.5倍，焊接過程中熱量迅速從焊接區(qū)散出。采用普通焊接方法及焊接材料對紫銅厚板(厚度大于IOmm)進行焊接時，不但熔池形成困難，而且在焊縫冷卻結(jié)晶過程中易出現(xiàn)熱裂紋。焊接熱裂紋的成因主要是弧焊時母材的氧化和空氣中的氧氣被電弧電離，氧元素不可避免地進入到焊接熔池中，在凝固過程中，在晶界處會形成由Cu2O與Cu組成的液態(tài)薄膜，當凝固進行到脆性溫度區(qū)間時，液態(tài)薄膜在收縮應(yīng)力的作用下被撕裂，最終形成熱裂紋。收縮應(yīng)力與液態(tài)薄膜是形成紫銅焊接熱裂紋的兩個主要因素。目前，針對紫銅焊接的銅焊材有以下幾種1、銅磷系釬焊焊絲釬焊時，主要采用的焊材是銅磷銀釬料及銅錳硅釬料，銅磷銀釬料由于含磷，釬焊接頭硬度高，沖擊韌性較差。銅錳硅釬料主要應(yīng)用于紫銅結(jié)構(gòu)件的補焊工作，且需要與釬劑配合使用。2、HS201銅合金焊絲針對紫銅熔化焊接應(yīng)用最廣泛的一種焊材，普遍應(yīng)用于氣焊、焊條電弧焊、TIG焊及MIG焊中，其中氣焊時，一般采用HS201與CJ301釬劑配合使用。HS201中含有0.3%Mn和0.3%Si，目的是抑制銅的氧化。但是從實際焊接效果來看，控制熱裂紋的效果并不理想。因此工程實際通過預熱減少收縮應(yīng)力來控制熱裂紋，一方面預熱雖然一定程度上減少了收縮應(yīng)力，但是另一方面，預熱增大的母材的氧化，從而提高了焊縫的熱裂傾向。HS201中現(xiàn)有的錳硅元素無法完全抑制焊縫的氧化，因此，采用HS201進行焊接時，熱裂紋無法避免。3、銅鈦復合焊絲專利申請?zhí)枮?00510010163.9的名稱為《一種用于不需預熱焊接紫銅厚板的復合焊絲及其焊接方法》的專利，介紹了可以用于紫銅氮氣保護TIG焊的焊接。這種焊絲以HS201焊絲為芯，Ti6A14V合金為皮復合制成進行焊接。添加Ti6A14V合金皮的目的是增大焊材對熔池金屬脫氮能力，從而消除焊接氣孔，但是仍存在如下問題由于Ti6A14V熔點高，在熔池中熔化慢，使得熔池流動性差，焊后焊縫金屬成分不均勻，夾雜多，硬度高，脆性大，沖擊韌性差。此外，HS201本身還有Sn、Si元素，在熔池中與Ti和Cu元素結(jié)合生成CuTiSn三元金屬間化合物及TiSi二元金屬間化合物，硬化了焊縫金屬，提高脆性，降低韌性。4、銅鈦合金焊絲應(yīng)用于紫銅的N2保護TIG焊。在焊材中添加Ti主要是為了抑制焊縫中的氮氣孔，鈦以TiN的形式存在焊縫中。使用這種方法，雖然抑制了氮氣孔的出現(xiàn)，但是TiN的存在改變了焊縫金屬的微觀組織，對焊縫金屬的性能產(chǎn)生一定不良影響。5、銅鎳合金焊絲用于厚壁紫銅管單面焊雙面成型的銅鎳合金焊絲可以實現(xiàn)紫銅結(jié)構(gòu)件的焊接。焊接厚度最大可以達到30mm。焊絲中Ni、Mn、Si的添加提高液態(tài)金屬的表面張力，改善熔池流動性，焊縫成型好，無熱裂紋，強度高，塑性好。但是另一方面，由于焊材中鎳含量達到27%，焊后銅鎳合金焊縫金屬的導電率與HS201焊縫金屬的導電率相比下降了10倍，且原料成本提高3倍以上，從而大大限制了這種焊材的使用范圍。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中對大尺寸紫銅構(gòu)件在進行熔化焊焊接時，焊接熱裂紋嚴重的問題，本發(fā)明提供了一種用于紫銅厚大件不預熱焊接的焊絲及其制備方法。本發(fā)明一種用于紫銅厚大件不預熱焊接的焊絲按重量百分比由1%4%的Ti、1%4%的Ni、0.2%的稀土元素、0.2%的Mn和余量的Cu制成，其中Ni的質(zhì)量不超過Ti的質(zhì)量。本發(fā)明中稀土元素為La、Ce或Y中的一種或者其中幾種的組合，當為幾種的組合時，按任意比混合。本發(fā)明一種用于紫銅厚大件不預熱焊接的焊絲的制備方法如下一、按重量百分比稱取1%4%的Ti、1%4%的Ni、0.2%的稀土元素、0.2%的Mn和余量的Cu，其中控制Ni的質(zhì)量不超過Ti的質(zhì)量；二、將步驟一稱取的Ti和M放入真空中頻感應(yīng)加熱爐內(nèi)熔煉，熔煉溫度為160(Tl70(TC，保溫30min，然后澆注，隨爐冷卻后去表皮，縮孔，得TiNi中間合金；三、將步驟一稱取的Mn和Cu放入真空中頻感應(yīng)加熱爐內(nèi)熔煉，熔煉溫度為13001400°C，保溫l(Tl5min，隨爐冷卻得CuMn合金；四、將步驟二和步驟三得到的TiNi合金、CuMn合金和步驟一稱取的Cu放入中頻感應(yīng)加熱爐中，并用木炭覆蓋，然后以1530L/min的速率向中頻感應(yīng)加熱爐中通入氬氣，再以2540°C/s的速率將中頻感應(yīng)加熱爐加熱至120(Tl50(rC得熔融CuTiNiMn合金，然后向熔融CuTiNiMn合金中加入步驟一稱取的稀土元素，攪拌，在120(T150(TC條件下保溫5lOmin，隨爐冷卻得合金焊絲；五、將真空中頻感應(yīng)加熱爐和石墨坩堝清理干凈，然后在石墨坩堝內(nèi)壁上刷涂涂覆劑，再將石墨坩堝置于180240°C條件下干燥1530min；六、將步驟四得到的合金焊絲在經(jīng)步驟五處理后的真空中頻感應(yīng)爐內(nèi)熔煉，在合金焊絲表面放置CJ301焊粉，然后在真空度為廣50Pa，溫度為120(Γ500的條件下，精煉1530min后澆注得粗鑄錠，再將粗鑄錠加熱至52(T560°C，保溫812h，均勻化后空冷得鑄錠；七、將步驟六得到的鑄錠加熱至75(T850°C，然后熱擠壓至Φ8.Omm線坯，然后退火；八、在室溫下，將步驟七得到的線坯冷拉至Φ2.Omm的焊絲，然后依次進行酸洗和水洗，得用于紫銅厚大件不預熱焊接的焊絲。本發(fā)明針對大尺寸紫銅構(gòu)件在熔化焊時，焊接熱裂紋嚴重的問題，采用添加合金元素Ti、Ni、Mn以及稀土元素的方式制備銅合金焊材，達到有效控制焊接熱裂紋的目的，并提高焊接接頭的力學性能，改善焊接質(zhì)量。本發(fā)明用于紫銅厚大件不預熱焊接的焊絲是在銅鈦復合焊絲基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，合金元素的添加，有效避免了采用復合焊絲時出現(xiàn)的缺陷及不足。Ti是主要添加的合金元素，作用有兩個(1)作為脫氧劑，抑制Cu2O的出現(xiàn)，從而控制焊接熱裂紋。在液態(tài)熔池中，根據(jù)熱力學計算結(jié)果，反應(yīng)式[Ti]L+[Cu2Ol^[TiO2I5+[Cu]L,始終向正反應(yīng)方向進行。生成物TiO2具有熔點高、密度小、在液態(tài)熔池中粘度小的特點，上浮在焊縫表面形成焊渣，最終排出焊縫，使得TiO2對焊縫性能不造成負面影響。(2)固溶強化焊縫金屬。除了與O結(jié)合的鈦以外，其余的Ti均固溶在α-Cu基體當中，引起銅晶粒晶格畸變，起到固溶強化的作用。使得基體強度由220MPa增加到325MPa。添加Ni的作用是促使Ti向鎳中固溶，抑制脆性相TiCu4的出現(xiàn)，從而改善焊縫金屬的韌性和塑性。添加Ti元素后，由于在焊接條件下的不平衡結(jié)晶過程，容易在焊縫中析出CuTi4組織，這種組織是脆性相，會影響焊縫的硬度和韌性。在焊材中添加4%以下Ni，促使Ti元素向含Ni的α-Cu中固溶，形成含Ti、Ni的銅基固溶體，這樣既可以有效抑制TiCu4析出，又可以降低α-Cu基體的硬度，從而改善焊縫的力學性能。此外，由于Ni含量添加很少(在29Γ4%(質(zhì)量)以下)，對焊縫金屬的導電性和導熱性影響不大。添加稀土元素的作用是改善熔池金屬的流動性，這主要是因為添加Ti后熔池金屬流動性變差。通過添加稀土元素，流動性明顯改善，防止氣孔未熔合等缺陷的出現(xiàn)，提高焊絲的實用性。添加Mn的主要作用有(1)作為輔助脫氧劑；(2)提高焊絲流動性。綜上所述，本發(fā)明與目前現(xiàn)有技術(shù)相比有如下優(yōu)點(1)可以有效抑制焊接熱裂紋的出現(xiàn)；脫氧產(chǎn)物TiO2以焊渣的形成脫出焊縫，不會造成氧化物夾雜，保證焊縫質(zhì)量；(2)可以實現(xiàn)進行大尺寸紫銅構(gòu)件焊接，無需預熱，減小勞動強度，提高工作效率，改善工作環(huán)境；(3)焊縫組織均勻，Ti固溶強化焊縫金屬，且無脆性相析出，焊縫金屬韌性好；(4)采用本焊絲焊接大尺寸紫銅構(gòu)件能達到的標準為接頭拉伸強度系數(shù)90%接頭延伸率》15%焊縫金屬拉伸強度系數(shù)120-130%焊縫金屬沖擊韌性彡160J/cm2接頭正彎》170°接頭背彎》165°(5)焊縫成型好，焊接時無飛濺，無氣孔、夾雜等缺陷；(6)采用N2保護TIG或MIG焊時，可以有效抑制氮氣孔的生成，且生成TiN主要以焊渣的形成排出焊縫，保證焊接質(zhì)量的同時，降低焊接成本，應(yīng)用前景廣闊；(7)焊絲的生產(chǎn)成本低，制作方法簡單。本發(fā)明的制備方法分別熔煉制得TiNi中間合金和CuMn合金，然后再進混合熔煉得CuTiNiMn合金，這樣避免了由于熔點的差異導致熔點高的金屬熔煉不充分，而低熔點的金屬又熔煉溫度過高，分別熔煉得到的合金的熔點降低，可避免以上缺陷。而且采用這種方式進行熔煉可以使合金焊絲的成分更加均勻。本發(fā)明制備方法工藝簡單，操作簡便。采用本發(fā)明的焊絲對紫銅厚大件進行不預熱對接He保護TIG焊試驗，得到的焊接接頭在室溫下進行剛性拘束焊接熱裂紋試驗后沒有出現(xiàn)表面裂紋和斷面裂紋；焊縫金屬的屈服強度為120140MPa，抗拉強度為305320MPa；焊接接頭的沖擊韌性最高可以達到172J/cm2，達到母材銅的沖擊韌性(180J/cm2)的90%以上；采用HXD-1000TM型數(shù)字顯微硬度儀，載荷為200N，加載時間為IOs的條件下，焊接接頭的顯微硬度達9CT95HV。本發(fā)明的焊絲達到有效控制焊接熱裂紋的目的，并提高了焊接接頭的力學性能，改善焊接質(zhì)量。圖1是采用具體實施方式二十二得到的ERCuTi焊絲和HS201(ERCuTi)焊材得到的焊接接頭的顯微硬度曲線圖，一■一為采用ERCuTi焊絲的焊接接頭的顯微硬度曲線，-一為采用HS201(ERCuTi)焊材的焊接接頭的顯微硬度曲線。具體實施例方式本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實施方式，還包括各具體實施方式間的任意組合。具體實施方式一本實施方式用于紫銅厚大件不預熱焊接的焊絲按重量百分比由1%4%的Ti、1%4%的Ni、0.2%的稀土元素、0.2%的Mn和余量的Cu制成，其中Ni的質(zhì)量不超過Ti的質(zhì)量。本實施方式鎳含量為1%4%(質(zhì)量)，實現(xiàn)了促使Ti向鎳中固溶，抑制脆性相TiCu4的出現(xiàn)，從而改善焊縫金屬的韌性和塑性的目的，同時保持了焊縫金屬的導電率不變。本實施方式的用于紫銅厚大件不預熱焊接的焊絲可以實現(xiàn)進行大尺寸紫銅構(gòu)件焊接，無需預熱，減小勞動強度，提高工作效率，改善工作環(huán)境。采用本實施方式的焊絲焊接大尺寸紫銅構(gòu)件得到的焊縫組織均勻，Ti固溶強化焊縫金屬，且無脆性相析出，焊縫金屬韌性好。具體實施方式二本實施方式與具體實施方式一不同的是Ti為海綿鈦，質(zhì)量純度為99.99%；Ni的質(zhì)量純度為99.999%；Mn的質(zhì)量純度為99.99%；Cu為T3紫銅，質(zhì)量純度大于99.9%。其它參數(shù)與具體實施方式一相同。具體實施方式三本實施方式與具體實施方式一或二不同的是稀土元素為La、Ce或Y中的一種或者其中幾種的組合。其它參數(shù)與具體實施方式一或二相同。本實施方式中當稀土元素為La、Ce或Y中的幾種的組合時，可以任意比進行混合。具體實施方式四本實施方式與具體實施方式一、二或者三不同的是用于紫銅厚大件不預熱焊接的焊絲按重量百分比由2%的Ti、2%的Ni、0.2%的稀土元素、0.2%的Mn和余量的Cu制成。其它參數(shù)與具體實施方式一、二或者三相同。采用本實施方式的用于紫銅厚大件不預熱焊接的焊絲進行不預熱對接He保護TIG焊試驗，得到的焊縫進行剛性拘束焊接熱裂紋試驗后焊縫沒有表面裂紋和斷面裂紋的出現(xiàn)；采用CSS-44100型萬能材料試驗機測試得焊縫拉伸強度達320MPa，屈服強度達140MPa；采用HXD-1000TM型數(shù)字顯微硬度儀，載荷為200N，加載時間為IOs的條件下，焊縫的顯微硬度達95HV；焊接接頭的沖擊韌性達172J/cm2，達到母材銅的沖擊韌性(180J/cm2)的90%以上；接頭的正彎曲角度達172°，背彎曲角度達165°。具體實施方式五本實施方式如具體實施方式一所述的用于紫銅厚大件不預熱焊接的焊絲的制備方法如下一、按重量百分比稱取1%4%的Ti、l%4%的Ni、0.2%的稀土元素、0.2%的Mn和余量的Cu，其中控制Ni的質(zhì)量不超過Ti的質(zhì)量；二、將步驟一稱取的Ti和Ni放入真空中頻感應(yīng)加熱爐內(nèi)熔煉，熔煉溫度為160(Tl70(TC，保溫30min，然后澆注，隨爐冷卻后去表皮，縮孔，得TiM中間合金；三、將步驟一稱取的Mn和Cu放入真空中頻感應(yīng)加熱爐內(nèi)熔煉，熔煉溫度為13001400°C，保溫l(Tl5min，隨爐冷卻得CuMn合金；四、將步驟二和步驟三得到的TiNi合金、CuMn合金和步驟一稱取的Cu放入中頻感應(yīng)加熱爐中，并用木炭覆蓋，然后以1530L/min的速率向中頻感應(yīng)加熱爐中通入氬氣，再以2540°C/s的速率將中頻感應(yīng)加熱爐加熱至120(Tl50(TC得熔融CuTiNiMn合金，然后向熔融CuTiNiMn合金中加入步驟一稱取的稀土元素，攪拌，在120(T150(TC條件下保溫5lOmin，隨爐冷卻得合金焊絲；五、將真空中頻感應(yīng)加熱爐和石墨坩堝清理干凈，然后在石墨坩堝內(nèi)壁上刷涂涂覆劑，再將石墨坩堝置于180240°C條件下干燥1530min；六、將步驟四得到的合金焊絲在經(jīng)步驟五處理后的真空中頻感應(yīng)爐內(nèi)熔煉，在合金焊絲表面放置CJ301焊粉，然后在真空度為廣50Pa，溫度為120(Γ1500的條件下，精煉1530min后澆注得粗鑄錠，再將粗鑄錠加熱至52(T560°C，保溫812h，均勻化后空冷得鑄錠；七、將步驟六得到的鑄錠加熱至75(T850°C，然后熱擠壓至Φ8.Omm線坯，然后退火；八、在室溫下，將步驟七得到的線坯冷拉至φ2.Omm的焊絲，然后依次進行酸洗和水洗，得用于紫銅厚大件不預熱焊接的焊絲。本發(fā)明的制備方法工藝簡單，生產(chǎn)成本低，制作方法簡單。采用本實施方式得到的焊絲對紫銅厚大件進行不預熱對接He保護TIG焊試驗，得到的焊接接頭在室溫下進行剛性拘束焊接熱裂紋試驗后沒有出現(xiàn)表面裂紋和斷面裂紋；焊縫金屬的屈服強度為120140MPa，抗拉強度為305320MPa；焊接接頭的沖擊韌性最高可以達到172J/cm2，達到母材銅的沖擊韌性(180J/cm2)的90%以上；采用HXD-1000TM型數(shù)字顯微硬度儀，載荷為200N，加載時間為IOs的條件下，焊接接頭的顯微硬度達9CT95HV。本發(fā)明的焊絲達到有效控制焊接熱裂紋的目的，并提高了焊接接頭的力學性能，改善焊接質(zhì)量。具體實施方式六本實施方式與具體實施方式五不同的是步驟一中Ti為海綿鈦，質(zhì)量純度為99.99%；Ni的質(zhì)量純度為99.999%；Mn的質(zhì)量純度為99.99%；Cu為T3紫銅，質(zhì)量純度大于99.9%。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式五相同。具體實施方式七本實施方式與具體實施方式五或六不同的是步驟一中稀土元素為La、Ce或Y中的一種或者其中幾種的組合。其它參數(shù)與具體實施方式五或六相同。本實施方式中當稀土元素為La、Ce或Y中的幾種的組合時，可以任意比進行混合。具體實施方式八本實施方式與具體實施方式五或六不同的是步驟一中稀土元素為La和Ce的組合。其它步驟及參數(shù)與與具體實施方式五或六相同。本實施方式中La和Ce以任意比混合。具體實施方式九本實施方式與具體實施方式五、六或七不同的是步驟一中控制Ti和M的質(zhì)量相同。其它步驟及參數(shù)與與具體實施方式五、六或七相同。本實施方式控制鎳的用量，可以防止由于鎳用量過多，導致焊縫金屬導電率下降的不良后果。本實施方式控制控制鎳的用量與鈦的用量一樣，在保證抑制脆性相TiCu4的出現(xiàn)，改善焊縫金屬的韌性和塑性的同時，保持了焊縫金屬的導電率不降低。具體實施方式十本實施方式與具體實施方式五至九之一不同的是步驟一中按重量百分比稱取2%的Ti、2%的Ni、0.2%的稀土元素、0.2%的Mn和余量的Cu。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式五至九之一相同。具體實施方式十一本實施方式與具體實施方式五至十之一不同的是步驟二中熔煉溫度為1650°C。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式五至十之一相同。具體實施方式十二本實施方式與具體實施方式五至十一之一不同的是步驟三中熔煉溫度為1350°C，保溫15min。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式五至十一之一相同。具體實施方式十三本實施方式與具體實施方式五至十二之一不同的是步驟四中以20L/min的速率向中頻感應(yīng)加熱爐中通入氬氣，再以30°C/s的速率將中頻感應(yīng)加熱爐加熱至1300°C得熔融CuTiNiMn合金。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式五至十二之一相同。具體實施方式十四本實施方式與具體實施方式五至十三之一不同的是步驟五中將真空中頻感應(yīng)加熱爐和石墨坩堝清理干凈的具體操作為用吸塵器抽吸真空中頻感應(yīng)加熱爐爐腔內(nèi)灰塵及有害物質(zhì)，使其潔凈；用金屬鏟和刷子清除石墨坩堝內(nèi)殘留物及有害物質(zhì)，用去離子水刷洗石墨坩堝內(nèi)腔，使腔內(nèi)潔凈，并晾干。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式五至十三之一相同。具體實施方式十五本實施方式與具體實施方式五至十四之一不同的是步驟五中涂覆劑由滑石粉、水玻璃、硼酸和去離子水混合攪拌均勻既得，其中滑石粉質(zhì)量與硼酸體積的比例為2.8^3.2g:lmL，水玻璃與硼酸的體積比為1.8^2.4:1，去離子水與硼酸的體積比為20(Γ240:1。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式五至十四之一相同。具體實施方式十六本實施方式與具體實施方式五至十五之一不同的是步驟五中將石墨坩堝置于20(TC條件下干燥25min。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式五至十五之一相同。具體實施方式十七本實施方式與具體實施方式五至十六之一不同的是步驟六中在真空度為l(T30Pa，溫度為130(Γ1400的條件下，精煉2(T30min后澆注得粗鑄錠。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式五至十六之一相同。具體實施方式十八本實施方式與具體實施方式五至十六之一不同的是步驟六中在真空度為20Pa，溫度為1350°C的條件下，精煉25min后澆注得粗鑄錠。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式五至十六之一相同。具體實施方式十九本實施方式與具體實施方式五至十八之一不同的是步驟六中將粗鑄錠加熱至550°C，保溫10h，均勻化后空冷得鑄錠。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式五至十八之一相同。具體實施方式二十本實施方式與具體實施方式五至十九之一不同的是步驟七中將步驟六得到的鑄錠加熱至800°C。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式五至十九之一相同。具體實施方式二十一本實施方式與具體實施方式五至二十之一不同的是步驟八中酸洗的酸洗液成分按體積百分比由硫酸10%、磷酸10%、鹽酸10%和余量的水組成。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式五至二十之一相同。具體實施方式二十二本實施方式用于紫銅厚大件不預熱焊接的焊絲的制備方法如下一、按重量百分比稱取2%的Ti、2%的Ni、0.2%的稀土元素Ce和La(Ce和La的質(zhì)量比為11)、0.2%的Mn和95.6%的Cu；二、將步驟一稱取的Ti和Ni放入真空中頻感應(yīng)加熱爐內(nèi)熔煉，熔煉溫度為160(Tl70(rC，保溫30min，然后澆注，隨爐冷卻后去表皮，縮孔，得TiNi中間合金；三、將步驟一稱取的Mn和Cu放入真空中頻感應(yīng)加熱爐內(nèi)熔煉，熔煉溫度為13001400°C，保溫15min，隨爐冷卻得CuMn合金；四、將步驟二和步驟三得到的TiNi合金、CuMn合金和步驟一稱取的Cu放入中頻感應(yīng)加熱爐中，并用木炭覆蓋，然后以1530L/min的速率向中頻感應(yīng)加熱爐中通入氬氣，再以30°C/s的速率將中頻感應(yīng)加熱爐加熱至130(Tl400°C得熔融CuTiNiMn合金，然后向熔融CuTiNiMn合金中加入步驟一稱取的稀土元素Ce和La，攪拌，在130(Γ1400條件下保溫lOmin，隨爐冷卻得合金焊絲；五、將真空中頻感應(yīng)加熱爐和石墨坩堝清理干凈，然后在石墨坩堝內(nèi)壁上刷涂涂覆劑，再將石墨坩堝置于200°C條件下干燥30min；六、將步驟四得到的合金焊絲在經(jīng)步驟五處理后的真空中頻感應(yīng)爐內(nèi)熔煉，在合金焊絲表面放置CJ301焊粉，然后在真空度為30Pa，溫度為130(Γ400的條件下，精煉30min后澆注得粗鑄錠，再將粗鑄錠加熱至550°C，保溫10h，均勻化后空冷得鑄錠；七、將步驟六得到的鑄錠加熱至800°C，然后熱擠壓至Φ8.Omm線坯，然后退火；八、在室溫下，將步驟七得到的線坯冷拉至Φ2.Omm的焊絲，然后依次進行酸洗和水洗，得用于紫銅厚大件不預熱焊接的焊絲。本實施方式步驟一中Ti為海綿鈦，質(zhì)量純度為99.99%；附的質(zhì)量純度為99.999%；Mn的質(zhì)量純度為99.99%；Cu為T3紫銅，質(zhì)量純度大于99.9%。步驟五中將真空中頻感應(yīng)加熱爐和石墨坩堝清理干凈的具體操作為用吸塵器抽吸真空中頻感應(yīng)加熱爐爐腔內(nèi)灰塵及有害物質(zhì)，使其潔凈；用金屬鏟和刷子清除石墨坩堝內(nèi)殘留物及有害物質(zhì)，用去離子水刷洗石墨坩堝內(nèi)腔，使腔內(nèi)潔凈，并晾干。步驟五中涂覆劑由滑石粉、水玻璃、硼酸和去離子水混合攪拌均勻既得，其中滑石粉質(zhì)量與硼酸體積的比例為3g:lmL，水玻璃與硼酸的體積比為2:1，去離子水與硼酸的體積比為220:1。本實施方式的用于紫銅厚大件不預熱焊接的焊絲為合金焊絲，簡記為ERCuTi。將本實施方式得到的用于紫銅厚大件不預熱焊接的焊絲ERCuTi對尺寸為250X100XIOmm的紫銅板進行不預熱對接保護TIG焊試驗，得焊接接頭A。作為對比，進行如下對比試驗采用現(xiàn)有的成熟的HS201焊絲(記為ERCu)對尺寸為250X100XIOmm的紫銅板進行不預熱對接保護TIG焊試驗，得焊接接頭B。本實施方式對焊接接頭A和B分別進行如下測試在室溫下進行剛性拘束焊接熱裂紋試驗進行表面裂紋率和斷面裂紋率的測試，采用CSS-44100型萬能材料試驗機進行拉伸強度和屈服強度的測定，采用沖擊韌性試驗機進行沖擊韌性測試，以及彎曲性能測試，測試結(jié)果如表1所示。表1是具體實施方式二十二得到的用于紫銅厚大件不預熱焊接的焊絲(ERCuTi)和HS201(ERCu)焊材對紫銅板進行不預熱對接保護TIG焊得到的焊接接頭的性能。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>由表ι可見，在室溫下進行剛性拘束焊接熱裂紋試驗后沒有出現(xiàn)表面裂紋和斷面裂紋，無熱裂傾向性；接頭焊縫金屬的拉伸強度和屈服強度均比現(xiàn)有焊材焊接得到的焊縫金屬的高，拉伸強度提高了2.5倍，屈服強度提高了0.75倍；焊接接頭的沖擊韌性最高可以達到172J/cm2，達到母材銅的沖擊韌性(180J/cm2)的90%以上。本實施方式采用HXD-1000TM型數(shù)字顯微硬度儀，在載荷為200N，加載時間為IOs的條件下，測試了焊接接頭的顯微硬度，測試曲線圖如圖1所示，圖中一■一為采用本實施方式的ERCuTi焊材得到的焊接接頭的顯微硬度曲線，一一為采用HS201(ERCuTi)焊材得到的焊接接頭的顯微硬度曲線。由圖可知，本實施方式的ERCuTi焊材焊接得到的焊接接頭焊縫金屬的顯微硬度達9CT95HV，采用HS201(ERCuTi)焊材得到的焊接接頭的顯微硬度為6570HV。明顯優(yōu)于現(xiàn)有焊材的焊接性能。綜上，本實施方式得到的焊絲(ERCuTi)達到有效控制焊接熱裂紋的目的，并提高了焊接接頭的力學性能，改善焊接質(zhì)量。權(quán)利要求一種用于紫銅厚大件不預熱焊接的焊絲，其特征在于用于紫銅厚大件不預熱焊接的焊絲按重量百分比由1%～4%的Ti、1%～4%的Ni、0.2%的稀土元素、0.2%的Mn和余量的Cu制成，其中Ni的質(zhì)量不超過Ti的質(zhì)量。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于紫銅厚大件不預熱焊接的焊絲，其特征在于Ti為海綿鈦，質(zhì)量純度為99.99%；Ni的質(zhì)量純度為99.999%；Mn的質(zhì)量純度為99.99%；Cu為T3紫銅，質(zhì)量純度大于99.9%。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于紫銅厚大件不預熱焊接的焊絲，其特征在于稀土元素為La、Ce或Y中的一種或者其中幾種的組合。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于紫銅厚大件不預熱焊接的焊絲，其特征在于用于紫銅厚大件不預熱焊接的焊絲按重量百分比由2%的Ti、2%的Ni、0.2%的稀土元素、0.2%的Mn和余量的Cu制成。5.如權(quán)利要求1所述的一種用于紫銅厚大件不預熱焊接的焊絲的制備方法，其特征在于用于紫銅厚大件不預熱焊接的焊絲的制備方法如下一、按重量百分比稱取1%4%的Ti、l%4%的Ni、0.2%的稀土元素、0.2%的Mn和余量的Cu，其中控制Ni的質(zhì)量不超過Ti的質(zhì)量；二、將步驟一稱取的Ti和M放入真空中頻感應(yīng)加熱爐內(nèi)熔煉，熔煉溫度為1600^1700°C，保溫30min，然后澆注，隨爐冷卻后去表皮，縮孔，得TiNi中間合金；三、將步驟一稱取的Mn和Cu放入真空中頻感應(yīng)加熱爐內(nèi)熔煉，熔煉溫度為13001400°C，保溫l(Tl5min，隨爐冷卻得CuMn合金；四、將步驟二和步驟三得到的TiNi合金、CuMn合金和步驟一稱取的Cu放入中頻感應(yīng)加熱爐中，并用木炭覆蓋，然后以1530L/min的速率向中頻感應(yīng)加熱爐中通入氬氣，再以2540°C/s的速率將中頻感應(yīng)加熱爐加熱至120(Tl50(rC得熔融CuTiNiMn合金，然后向熔融CuTiNiMn合金中加入步驟一稱取的稀土元素，攪拌，在120(T150(TC條件下保溫5lOmin，隨爐冷卻得合金焊絲；五、將真空中頻感應(yīng)加熱爐和石墨坩堝清理干凈，然后在石墨坩堝內(nèi)壁上刷涂涂覆劑，再將石墨坩堝置于180240°C條件下干燥1530min；六、將步驟四得到的合金焊絲在經(jīng)步驟五處理后的真空中頻感應(yīng)爐內(nèi)熔煉，在合金焊絲表面放置CJ301焊粉，然后在真空度為廣50Pa，溫度為120(Tl50(rC的條件下，精煉1530min后澆注得粗鑄錠，再將粗鑄錠加熱至52(T560°C，保溫812h，均勻化后空冷得鑄錠；七、將步驟六得到的鑄錠加熱至75(T850°C，然后熱擠壓至08.0mm線坯，然后退火；八、在室溫下，將步驟七得到的線坯冷拉至02.0mm的焊絲，然后依次進行酸洗和水洗，得用于紫銅厚大件不預熱焊接的焊絲。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于紫銅厚大件不預熱焊接的焊絲的制備方法，其特征在于步驟一中Ti為海綿鈦，質(zhì)量純度為99.99%；Ni的質(zhì)量純度為99.999%；Mn的質(zhì)量純度為99.99%；Cu為T3紫銅，質(zhì)量純度大于99.9%。7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的一種用于紫銅厚大件不預熱焊接的焊絲的制備方法，其特征在于步驟一中稀土元素為La、Ce或Y中的一種或者其中幾種的組合。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種用于紫銅厚大件不預熱焊接的焊絲的制備方法，其特征在于步驟三中熔煉溫度為1350°C，保溫15min。9.根據(jù)權(quán)利要求5、6或8所述的一種用于紫銅厚大件不預熱焊接的焊絲的制備方法，其特征在于步驟六中在真空度為l(T30Pa，溫度為130(T140(TC的條件下，精煉2(T30min后澆注得粗鑄錠。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種用于紫銅厚大件不預熱焊接的焊絲的制備方法，其特征在于步驟六中將粗鑄錠加熱至550°C，保溫10h，均勻化后空冷得鑄錠。全文摘要一種用于紫銅厚大件不預熱焊接的焊絲及其制備方法，它涉及用于紫銅厚大件焊接的焊絲及其制備方法。解決現(xiàn)有技術(shù)中對大尺寸紫銅構(gòu)件在進行熔化焊焊接時，焊接熱裂紋嚴重的問題。焊絲按重量百分比由1%～4%的Ti、1%～4%的Ni、0.2%的稀土元素、0.2%的Mn和余量的Cu制成。焊絲制備方法為首先稱取原料；然后分別熔煉TiNi合金和CuMn合金；再將TiNi合金和CuMn合金熔融，并加入稀土元素熔煉得合金焊絲；再精煉得鑄錠；最后經(jīng)熱擠壓和冷擠壓后得焊絲。采用本發(fā)明焊絲經(jīng)TIG焊得的接頭沒有表面裂紋和斷面裂紋，沖擊韌性為172J/cm2，顯微硬度達90~95HV。焊縫金屬抗拉強度達305～320MPa。文檔編號B23K35/40GK101829860SQ201010150689公開日2010年9月15日申請日期2010年4月20日優(yōu)先權(quán)日2010年4月20日發(fā)明者于漢臣,劉雪松,李一楠,李春峰,閆久春,馬琳申請人:哈爾濱工業(yè)大學