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異種鋼焊接的問題

異種金屬是指不同元素的金屬(如鋁、銅等)或由同一基本金屬(如碳鋼、不銹鋼等)形成的某些冶金性能(如物理性能)存在顯著差異的合金。性能、化學性能等等。它們可以用作母材金屬、填充金屬或焊縫金屬。

異種材料的焊接是指兩種或兩種以上不同材料(指不同的化學成分、金相組織、性能等)在一定的製程條件下進行焊接的過程。在異種金屬的焊接中,最常見的是異種鋼的焊接,其次是異種有色金屬的焊接以及鋼與有色金屬的焊接。

從接頭形式來看,基本情況有三種,即兩種不同金屬母材的接頭、母材相同但填充金屬不同的接頭(如採用奧氏體焊接材料焊接中碳調質鋼的接頭、等),以及複合金屬板的焊接接頭等。

異種材料的焊接是當兩種不同的金屬焊接在一起時,不可避免地會產生與母材不同性能和結構的過渡層。由於異種金屬在元素性能、物理性能、化學性能等方面存在顯著差異,與同種材料的焊接相比,異種材料的焊接在焊接機制和操作技術方面要複雜得多。。

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異種材料焊接的主要問題如下:

1.異種材料的熔點差異越大,焊接就越困難。

這是因為當低熔點材料達到熔融狀態時,高熔點材料仍處於固態。此時,熔化的材料容易滲入過熱區晶界,造成低熔點材料的損失和合金元素的燃燒或蒸發。使焊接接頭難以焊接。例如,當焊接鐵和鉛(它們的熔點相差很大)時,兩種材料不僅在固態下不能互相溶解,而且在液態下也不能互相溶解。液態金屬呈層狀分佈,冷卻後分別結晶。

2.異種材料的線膨脹係數差異越大,焊接就越困難。

線膨脹係數較大的材料,其熱膨脹率較大,冷卻時的收縮量較大,在熔池結晶時會產生較大的焊接應力。這種焊接應力不易消除,導致焊接變形較大。由於焊縫兩側材料的應力狀態不同,容易造成焊縫及熱影響區裂紋,甚至造成焊縫金屬與母材剝離。

3.異種材料的導熱係數和比熱容差異越大,焊接就越困難。

材料的導熱率和比熱容會惡化焊接金屬的結晶條件,嚴重使晶粒粗化,影響難熔金屬的潤濕特性。因此,焊接時應採用強大的熱源。焊接時熱源位置應朝向母材導熱良好的一側。

4.異種材料之間的電磁差異越大,焊接就越困難。

因為材料之間的電磁差越大,焊接電弧就越不穩定,焊接就越差。

5.異種材料之間形成的金屬間化合物越多,焊接就越困難。

由於金屬間化合物比較脆,容易造成焊縫裂紋甚至斷裂。

6.異種材料焊接過程中,由於焊接區金相組織的變化或新形成的組織,使焊接接頭性能惡化,對焊接帶來很大困難。

接頭熔合區和熱影響區力學性能較差,特別是塑性韌性明顯降低。由於接頭塑性韌性的下降和焊接應力的存在,異種材料的焊接接頭容易產生裂紋,特別是在焊接熱影響區,更容易產生裂縫甚至斷裂。

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7.異種材料氧化越強,焊接越困難。

例如,當銅和鋁透過熔焊進行焊接時,熔池中容易形成銅和鋁的氧化物。在冷卻和結晶過程中,晶界處存在的氧化物可以降低晶間結合力。

8.異種材料焊接時,焊縫與兩種母材很難達到同等強度的要求。

這是因為低熔點的金屬元素在焊接時容易燃燒和蒸發,使焊接的化學成分發生變化,降低其機械性能,特別是在焊接異種有色金屬時。


發佈時間:2023年12月28日