铜与铝、钢异种金属焊接工艺设计.

河南机电高等专科学校毕业论文毕业论文题目：铜与铝/钢异种金属焊接工艺设计系部材料工程系专业焊接技术及自动化班级焊接123班学生姓名学号1213033指导教师周慧琳2015年4月29日铜与铝/钢异种金属焊接工艺设计摘要近年来,随着生活水平的不断提高,人类生活的各个方面已经越来越离不开电冰箱和空调器等制冷设备的使用。制冷设备中,换热器的性能直接影响设备的制冷性能。国内外制冷设备管路系统中的蒸发器和冷凝器采用铝管代替铜管己成趋势。但铜管在一些制冷管路构件中仍是不可替代的,近年来铜价攀升和铜资源的短缺，然而铝/钢的资源较丰富，可以成为铜的很好的替代材料。因此必然带来铜铝/钢管连接问题。而铜与铝/钢性能差异较大,焊接时存在多种问题。铜铝/钢属于异种金属，焊接过程中易形成脆性相，影响接头性能。因此，焊接问题成为阻碍铜铝/钢管应用的一个很大问题。本文通过分析异种合金的物理、化学性能差异，了解了异种合金焊接性特点以及容易出现的焊接缺陷，列举和介绍了常用的几种铜与铝焊接方法的基本原理和焊接规范。本文对于铜与钢的焊接做出了新的焊接工艺设计，通过用激光对铜钢接头进行焊接，缩短了焊接时间，优化了焊接性能，使焊接热输入量更加容易且精准的控制，能够更易得到较好的接头。关键词：Cu/Al管；Cu/Fe管，电阻压焊；钎焊，激光焊铜与铝/钢异种金属焊接工艺设计AbstractInrecentyears,withthecontinuousimprovementoflivingstandards,everyaspectofhumanlifehasbeenmoreandmoreusedwithoutrefrigerationequipment,refrigeratorsandairconditionersandothermoreaway.Refrigerationequipment,refrigerationperformanceoftheheatexchangerperformancedirectlyinfluencetheequipment.Theevaporatorandcondensercoolingequipmentinthepipelinesystemathomeandabroadbyusingaluminuminsteadofcopperhasbecomeatrend.Butthecopperinsomerefrigerationpipingcomponentsisstillirreplaceableinrecentyears,theshortageofcopperpricesroseandcopperresources,however,aluminum/steelresourcesareabundant,canbeagoodsubstitutematerialofcopper.Soitwillinevitablybringaboutthecopperandaluminum/steelconnectionproblems.Copperandaluminum/steelperformancedifferences,therearemanyproblemsinwelding.Aluminum/steeldissimilarmetalbelongsto,easytoformbrittlephasesintheprocessofwelding,influenceofjointperformance.Therefore,theweldingproblembecomeabigproblemofaluminum/steel.Inthispaper,throughphysical,chemicalpropertiesanalysisofthedifferenceofdissimilaralloys,andeasytounderstandtheweldingdefectsdissimilaralloyweldingcharacteristics,thebasicprincipleandseveralcommonlyusedarecopperandaluminumintroducedweldingmethodandweldingspecification.Inthispaper,theweldingofcopperandsteelmakingprocessdesignofnewwelding,thejointofsteelandcopperbylaserwelding,shortenthetimeofwelding,theweldingperformanceoptimization,thecontrolofweldingheatinputismoreeasilyandaccurately,canmoreeasilygetgoodjoint.Keywords:Cu/Al;Cu/Fepipe,electricresistancepressurewelding;brazing,laserwelding目录1绪论....................................................................12异种金属焊接性..........................................................32.1异种金属性能差异及影响................................................32.1.1物理性能的差异......................................................32.1.2结晶化学性能的差异..................................................32.1.3材料的表面状态......................................................42.2影响异种金属焊接的主要因素............................................53铜铝焊接性分析及常用焊接方法............................................73.1铜铝性能比较..........................................................73.2铜与铝焊接时存在的主要问题............................................83.2.1铜铝焊接时的氧化问题................................................83.2.2铜与铝的裂纹问题....................................................83.2.3铜与铝的气孔问题....................................................93.3铜铝常用焊接方法.....................................................104.铜钢激光焊接..........................................................144.1激光焊接在异种材料焊接中的应用.......................................144.2铜钢激光焊接的特点及激光深熔焊原理...................................154.3深熔焊的主要影响因素.................................................184.4铜钢异种材料激光焊接的焊接性分析与工艺设计...........................194.5试验方案及内容.......................................................264.6试验材料.............................................................274.7焊接试验.............................................................274.8焊缝内缺陷产生原因分析...............................................284.9铜的熔化量对焊缝拉伸力学性能及组织的影响.............................305结论...................................................................32致谢....................................................................33参考文献................................................................34河南机电高等专科学校毕业设计论文11绪论随着国民经济的发展和人民生活水平的不断提高，近年来我国制冷行业得到了迅速发展，空调器、冰箱以及其它制冷产品的需求量越来越大，产量逐年增加。这一点从表1-1列出的我国近几年来家用电冰箱和空调器的总产量可以看出。目前，从生产能力看，中国已成为世界空调器第一大产出国。各种制冷设备不仅给人们生活带来便利，在化工、医疗、食品及科研等许多方面也离不开它们的身影。表1-1我国家用电冰箱和房间用空调器近几年的总产量（单位：万台）年份电冰箱产量比上年增加房间空调器产量比上年增加20095584.9—8153.27—20107055.226.30%10287.820.70%2011869920.33%1374524.59%20128427.05-3.14%12650-7.95%20139340.610.60%14332.911.6制冷设备中比较有代表性的就是电冰箱与空调器，以此为例说明制冷设备的基本结构。电冰箱应具备制冷、保温、控温三项基本功能，因此所有的冰箱在整体结构上都具有与之相应的三个组成部分，即制冷系统、电器控制系统、箱体及隔热保温系统。空调器与电冰箱相似，主要由制冷系统、空气循环系统、电控系统以及箱体组成。制冷系统是制冷设备的最重要组成部分，除了包括压缩机和节流机构外，主要是一些换热设备，如蒸发器、冷凝器和回热器等。这些换热设备统称为制冷换热器。在制冷系统中，换热器的性能直接影响设备的制冷性能。与压缩机相比，制冷换热器的金属消耗量大，体积大，它的重量要占整个设备重量的50%～70%，它所占据的空间直接影响设备的体积大小。所以，设计结构紧凑、传热性能良好的换热器对于减轻整个装置的重量和体积具有现实意义。在性能方面铝的导热率接近铜，实验证明铝代铜作制冷管路可以满足制冷性能的要求。而且铝的导热率比铜小（铝2.34、铜3.97，单位：W/cm℃）,铝代铜可以减少温度的散失，提高保温效果，更易达到节能的目的。从材料性能上看，铝管的韧性高，比铜管更易弯曲，便于安装。而且铝的比重小，可以减轻机械构件的质量，铝的市场价格也比铜低，所以用铝代铜不仅可以明显地降低制冷设备的制造成本，而且不降低冰箱性能，同时还可以减少由于铜管而带来的蚁巢腐蚀河南机电高等专科学校毕业设计论文2问题，因此铝代铜已成为一种趋势。在成本方面，全铝代铜是一个很好的方案，但它本身存在很多的局限性。一方面铜管在一些制冷管路构件中仍是不可替代的，如干燥过滤管、毛细管、压缩机三管等，还是要采用铜管制作；另一方面制冷管路系统由许多部件组成，有许多接头需要连接，而铝管手工钎焊技术难度较大，全部采用铝管，不单是售后维修人员无法完成故障件的维修，即便是冰箱总