Umiejętność spawania stali, aluminium i jego stopów

(1) Spawalność stali, aluminium i jego stopów

Żelazo, mangan, chrom, nikiel i inne pierwiastki w stali mogą mieszać się z aluminium w stanie ciekłym, tworząc ograniczony roztwór stały, a także tworzyć związki międzymetaliczne. Węgiel w stali może również tworzyć związki z aluminium, ale w stanie stałym są one ze sobą prawie niekompatybilne. rozwiązać. Pomiędzy różną zawartością aluminium i żelaza mogą powstawać różne kruche związki międzymetaliczne, spośród których najbardziej kruchy jest FeAls.

Ma istotny wpływ na właściwości mechaniczne złączy spawanych stali i aluminium, w tym na mikrotwardość. Ponadto, ponieważ właściwości termofizyczne stali, aluminium i ich stopów są również bardzo różne, spawalność stali i aluminium ulega pogorszeniu.

(2) Proces spawania stali, aluminium i jego stopów

Z powyższej analizy spawalności stali z aluminium wynika, że ​​prawie niemożliwe jest ograniczenie redukcji stali, aluminium i jego stopów poprzez bezpośrednie zgrzewanie.

Prawie niemożliwe jest zastosowanie metalu lub stopu, którego właściwości termofizyczne mieszczą się pomiędzy stalą a aluminium i który może być metalurgicznie kompatybilny z tymi dwoma, jako metalu wypełniającego do bezpośredniego spawania.

W praktyce produkcyjnej istnieją dwie metody: pośrednie zgrzewanie warstwy powłokowej i pośrednie zgrzewanie elementu przejściowego.

1) Metoda spawania pośredniego warstwy powłokowej Przed spawaniem stali i aluminium, na powierzchnię stali nakłada się wstępnie jedną lub kilka warstw metalu, które można stopić metalurgicznie z odpowiednim spoiwem, tworząc warstwę powłoki wstępnej, a następnie używany Metoda spawania łukiem wolframowym w gazie Metoda spawania stali powlekanej z aluminium.

Potwierdzone praktyką i testami:

Pojedyncza warstwa powłoki może jedynie zapobiec utlenianiu metalu nieszlachetnego, ale nie może zapobiec tworzeniu się związków międzymetalicznych, a jej wytrzymałość połączenia jest nadal bardzo niska. Dlatego spawanie argonem stali i aluminium należy wykonywać z powłoką kompozytową.

Istnieje wiele materiałów metalowych do powlekania, takich jak Ni, Cu, Ag, Sn, Zn i tak dalej. Materiał powłoki metalowej jest inny, a wynik po spawaniu również jest inny. Na powłoce kompozytowej Ni, Cu, Ag łatwo powstają pęknięcia; Powłoka kompozytowa Ni, Cu, Sn jest lepsza; Najlepszy efekt daje powłoka kompozytowa Ni, Zn.

Spawanie łukiem argonowym stali węglowej i aluminium oraz jego stopów powlekanych kompozytem polega na pokryciu najpierw od strony stali warstwą metalu, takiego jak miedź lub srebro, a następnie pokryciu warstwą cynku. Podczas spawania cynk jako pierwszy topi się (ponieważ temperatura topnienia drutu spawalniczego jest wyższa niż cynku) i unosi się na powierzchni cieczy.

Aluminium reaguje z miedzią lub srebrzeniem pod warstwą cynku, a jednocześnie miedź i/lub srebro rozpuszczają się w aluminium, co może stworzyć lepsze połączenie spawane. Może zwiększyć wytrzymałość połączeń spawanych stal-aluminium do 197 ~ 213 MPa.

Po pokryciu części stalowych można poddać obróbce powierzchnię stali i aluminium. Obróbkę powierzchniową części aluminiowych poddaje się erozji 15% ~ 20% roztworem NaOH lub KOH w celu usunięcia warstwy tlenku, spłukuje czystą wodą, następnie pasywuje w 20% HNO3, płucze i przygotowuje do suszenia. Wykonaj spawanie łukiem argonowym.

Materiały spawalnicze – wybieraj drut spawalniczy z czystego aluminium i mniejszą zawartością krzemu, aby uzyskać wysokiej jakości połączenia. Nie należy stosować drutu spawalniczego zawierającego magnez (LFS), gdyż będzie on silnie sprzyjał wzrostowi związków międzymetalicznych i nie będzie gwarantował wytrzymałości złącza spawanego.

Metoda spawania – względne położenie przedmiotu obrabianego, drutu spawalniczego i elektrody wolframowej podczas spawania.

Aby zapobiec przedwczesnemu spaleniu powłoki powierzchniowej stali, podczas spawania pierwszej spoiny łuk spawalniczy powinien być zawsze utrzymywany na spoiwie; przy kolejnych spoinach łuk powinien być utrzymywany na drucie dodatkowym i uformowanej spoinie, tak aby łuk nie oddziaływał bezpośrednio na powłokę.

Ponadto łuk porusza się po powierzchni strony aluminiowej, a aluminiowy drut spawalniczy przesuwa się wzdłuż strony stalowej, dzięki czemu ciekłe aluminium spływa do powierzchni rowka stali powlekanej kompozytem, ​​a powłoka nie może się przedwcześnie spalić i stracić jego efekt.

Specyfikacja spawania – spawanie łukiem argonowym stali i aluminium wykorzystuje prąd przemienny, polega na uderzeniu w warstwę tlenkową i rozerwaniu jej, a także może usunąć warstwę tlenkową z powierzchni roztopionego jeziorka, aby stopiony metal spoiny mógł zostać dobrze stopione.

Prąd spawania dobierany jest w zależności od grubości spawu. Ogólnie rzecz biorąc, gdy grubość blachy wynosi 3 mm, prąd spawania wynosi 110-130 A; gdy grubość blachy wynosi 6-8 mm, prąd spawania wynosi 130-160A;

2) Metoda pośredniego zgrzewania pośrednich elementów przejściowych. Ta metoda spawania polega na umieszczeniu prefabrykowanej płyty kompozytowej stalowo-aluminiowej w środku złącza stal-aluminium w celu utworzenia własnych połączeń, czyli połączeń stal-stal i aluminium-aluminium. Następnie użyj konwencjonalnej metody spawania, aby zespawać ten sam metal odpowiednio na obu końcach.

Podczas spawania należy najpierw zwrócić uwagę na spawanie złączy aluminiowych o dużym skurczu i łatwym pękaniu termicznym, a następnie spawanie złączy stalowych.