管道切割机制造所铜合金零件

在自然界中，铜是一种金属元素，也是一种过渡元素，化学符号Cu，英文copper，原子序数29。纯铜是柔软的金属，表面刚切开时为红橙色带金属光泽，单质呈紫红色。延展性好，导热性和导电性高，因此在电缆和电气、电子元件是最常用的材料，也可用作建筑材料，可以组成众多种合金。铜合金机械性能优异，具有较高的耐磨性，尤其是与铁合金组合的滑动轴承具有很高的密封性。铜的电阻率很低，其中最重要的数青铜和黄铜。此外，铜也是耐用的金属（有时也被称为绿色金属），可以多次回收而无损其机械性能。下面就简单介绍一下铜在管道切割工具制造中的作用及其属性：

1. 纯铜

纯铜呈紫红色，又称紫铜，在地球上的储量较少。纯铜的相对密度为8.9g/cm3，熔点为1083℃，呈面心立方晶体结构，具有良好的导电、导热性能（仅次于银），较高的塑性和耐蚀性，但强度、硬度较低，不能通过热处理强化，常通过添加合金元素来改善其性能。工业用纯铜按其杂质含量的不同分为四种：T1、T2、T3、T4,编号越大，纯度越低。

管道切割机制造中利用铜的延展性和耐磨性常用来制造滑动轴承及蜗轮等零配件。而在其它工业中利用铜的导电性、导热性好，塑性好，硬度低及耐腐蚀性好等优良性能来制造电线、电缆、导电螺钉、垫片、垫圈、油管等。

铜是逆磁性物质，制作的仪器和机件不受外来磁场干扰，对磁性仪器、定位仪器和其他防磁器械具有重要意义。

2. 铜合金

纯铜虽然物理化学性能优良，但强度不高，需进行合金化以满足管道切割机的机械性能要求。含有合金元素的铜称为铜合金，按色泽的不同分为黄铜、青铜和白铜三种。

2.1黄铜

以锌为主加元素的铜合金，其外观色泽呈金黄色，故称作黄铜。而黄铜又分为普通黄铜和特殊黄铜两类。

2.1.1普通黄铜 普通黄铜是铜锌二元合金，锌能大量溶于铜中形成α固溶体，当锌的溶解度大于39%时，普通黄铜中出现第二相β′（CuZn化合物），β′相是一种硬而脆的相，因此当锌含量过高时，普通黄铜的塑性会大大降低，但具有良好的铸造性能（流动性好、偏析倾向小、组织致密）。含锌量低的普通黄铜具有良好的塑性，可通过挤压、冲压、弯曲等方法成形。

2.1.2.特殊黄铜 在普通黄铜中加入其他合金元素所组成的合金，称为特殊黄铜，常加入的合金元素有Sn、Si、Pb、Fe等，用以改善和提高黄铜的强度、铸造性能、切削性能、耐蚀性能等，根据所加元素不同，相应称作锡黄铜、硅黄铜……。

普通黄铜的代号用“H+数字”来表示，“H”是“黄”字的汉语拼音字首，数字表示含铜量的百分数,如H80表示含80%Cu，20%Zn的普通黄铜。特殊黄铜的代号用“H+主加元素符号（锌除外）+铜含量的百分数+主加元素含量的百分数”表示,如HPb59-1表示含59%的铜和1%的铅、其余为锌的铅黄铜。若为铸造用黄铜，则以“Z”（铸字的汉语拼音字首）+Cu+其他元素符号+数字来表示，数字表示前边元素的百分含量。

铜合金还用于管道切割机刀片及合金的焊接用料上。而硬钎焊属于高温钎焊工艺，大多数硬钎焊温度在1200~1400F°，（比软钎焊的温度高得多，但比熔焊的温度低得多）。与软钎焊一样，硬钎焊依靠毛细作用使接缝填满钎料。有许多不同种类的硬钎料合金，可以用来焊接几乎任何种类的金属或金属合金。

美国焊接学会根据硬钎料中含有金属元素的种类将它们分为几种类型。例如，BCu表示硬钎焊铜钎料，BAISi是铝硅硬钎料。每一种硬钎料中，有时会给出不同的技术参数，以说明每一种钎料合金的成分和含量。

2.2青铜

除了以锌或镍为主加元素的铜合金外，其余铜合金称为青铜,外观色泽多为棕绿色,分为普通青铜（锡青铜）和特殊青铜（无锡青铜）两类。

2.2.1普通青铜

普通青铜是以锡为主加元素的铜合金，又称为锡青铜。锡可以溶于铜中形成固溶体，也可以与铜化合生成化合物Cu31Sn8（δ相）。当锡的含量较低时（小于5%～6%），锡青铜呈单一的固溶体组织，具有较好的塑性；当锡含量较高时（大于10%），出现了硬而脆的δ相，塑性明显降低，并随含锡量的增多，强度下降，脆性增加。

管道切割机中使用的锡青铜的含锡量为3%～14%。锡青铜具有良好的减磨性、抗磁性及低温韧性,在大气、淡水、海水及高压过热蒸汽中的耐蚀性能比黄铜更高，但抗酸腐蚀能力较差。

2.2.2特殊青铜 特殊青铜是不含锡的青铜合金,根据主加元素的不同，主要有铝青铜、硅青铜、铍青铜和铅青铜等。由于特殊青铜中添加的合金元素不同，性能也各具特色，如铝青铜具有耐磨、耐蚀性好、价格低廉的特点；铍青铜具有较高的弹性极限和疲劳极限。

普通青铜的表示方法是：“Q+主加元素符号+主加元素平均含量的百分数+其他合金元素平均含量的百分数”。“Q”是“青”字的汉语拼音字首，如QSn10-1表示含锡量为10%，其他合金元素含量为1%的锡青铜。特殊青铜的表示方法与普通青铜类似，如QAl9-4表示主加元素铝含量为9%左右，含其他元素平均含量为4%的铝青铜。铸造锡青铜则与铸造黄铜表示方法类同。

2.3白铜

以镍为主添加元素的铜合金称为白铜，分为普通白铜（只含有Cu与Ni）和特殊白铜（除Cu、Ni外，还含有其它合金元素）两类。

2.3.1普通白铜 普通白铜具有较好的强度和优良的塑性，能进行冷、热变形，抗蚀性很好，电阻率较高且电阻温度系数很小，主要用于制造船舶仪器零件、化工机械零件及医疗器械等。

2.3.2特殊白铜 白铜中添加其它合金元素，得到特殊白铜，添加元素不同，性能和用途也不同，如锰含量高的锰白铜可制作热电偶丝、测量仪器等。

铜的表示方法是：“B+主加元素的平均含量百分数”,如B19表示19%Ni的普通白铜。特殊白铜的表示方法是：“B+除Ni以外的主加元素符号+镍平均含量的百分数+主加元素平均含量的百分数”,如BZn15-20表示含15%Ni、20%Zn的锌白铜。

总之，铜及铜合金属于贵金属，在无特殊性能要求的条件下，一般机器零件不选用铜合金，而管道切割作业中，需要切割钢管、合金管（美标X80系列管材）等铜材，在机械强度及耐磨性等提出了更高的要求。因此，管道切割机制造中使用铜料用来做抗压即抗磨用零配件，可见其性能要远远高于其它铝合金替代品的机械。

参考文献：

1.       P·肖丁, J·拉斯穆斯. 铜焊不锈钢制品的方法: CN 2008.

2.       曹育文, 马莒生, 唐祥云,等. Cu—Ni—Si系引线框架用铜合金成分设计[J]. 中国有色金属学报, 1999, 009(004):723-727.

3.       徐建林, 喇培清, 陈超,等. Friction and Wear Behavior of As-Cast Cu-14Al-4Fe-Mn Aluminum Bronze Alloy铸造铝青铜合金Cu-14Al-4Fe-Mn的摩擦磨损性能[J]. 摩擦学学报, 2004, 24(005):438-442.