鋁可以焊接到鋼上嗎?
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- 鄭州金之縷不銹鋼有限公司
- 發(fā)布時(shí)間:
- 2021-02-25 10:33:11
- 鄭州金之縷不銹鋼
摘要:鋼和鋁具有化學(xué)和物理性質(zhì),例如熔點(diǎn),熱膨脹系數(shù),彈性模量等,并且在通過(guò)熱加工焊接技術(shù)焊接鋼和鋁時(shí)會(huì)遇到很多問(wèn)題,即鋁和鋼非常硬且容
材料 |
熔點(diǎn) |
彈性模量 |
密度(20°C) |
導(dǎo)熱系數(shù) |
標(biāo)準(zhǔn)電壓(25°C) |
鋼 |
1536°攝氏度 |
20400牛/平方毫米 |
7.87克/厘米³ |
46瓦/米 |
-0.44伏 |
純鋁 |
660°攝氏度 |
6750牛頓/毫米² |
2.7克/立方厘米 |
222瓦/米 |
-2.34伏 |
鐵可以熔化一部分固態(tài)的鋁,但是如果鋁含量超過(guò)12%,晶體結(jié)構(gòu)就會(huì)發(fā)生根本變化,從而形成非常堅(jiān)硬的FeAL(網(wǎng)),F(xiàn)e3Al(網(wǎng))混合物(250-520hv)和脆性混合物。來(lái)形成。如果鐵Fe2Al(因子),F(xiàn)e2Al5(η)和FeAl3(θ)的混合物中的鋁含量具有更高的硬度(600-1100 HV)和更高的脆性,則該含量會(huì)進(jìn)一步增加。這種脆性材料是由鐵擴(kuò)散到鋁或鋁中引起的。當(dāng)兩種不同物質(zhì)的電化學(xué)電勢(shì)不同時(shí),會(huì)發(fā)生分子擴(kuò)散以補(bǔ)償電勢(shì)差。電位差越大(鐵和鋁的E到1.22v),擴(kuò)散趨勢(shì)就越大。
但是,如果焊接接頭的IMP脆性頂部厚度小于10 m,則脆性變得不那么重要和明顯。此時(shí),工件的性能主要取決于基材的延展性。腐蝕是另一個(gè)主要問(wèn)題,因?yàn)閮煞N材料的電化學(xué)勢(shì)非常不同,導(dǎo)致電解(對(duì)應(yīng)于電池)。另一方面,鋁具有低的電解腐蝕電勢(shì)和負(fù)極。總之,鋼和鋁的焊接必須滿(mǎn)足兩個(gè)要求。
-
接頭的IMP相厚度<10 =“”>
-
防止焊接后基材腐蝕
為了達(dá)到這兩個(gè)要求,需要低熱量輸入過(guò)程,并且需要特殊的焊絲或焊縫腐蝕防護(hù)處理。
冷金屬轉(zhuǎn)移(CMT)技術(shù)是在短路過(guò)渡的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的,其熱量輸入遠(yuǎn)低于常規(guī)GMAW焊接的熱量輸入。其過(guò)程是:電弧燃燒,焊絲向前推動(dòng),直到水滴縮短,在某一點(diǎn)焊絲進(jìn)給速度反轉(zhuǎn),焊絲向后拉,電流和電壓幾乎為零。當(dāng)形成下一個(gè)電路時(shí),在重新連接導(dǎo)線(xiàn)之前,電弧再次吹起并且液滴轉(zhuǎn)向再次開(kāi)始。這種前饋/后衛(wèi)運(yùn)動(dòng)的平均頻率高達(dá)70Hz。
成功的基礎(chǔ)是鍍鋅鋼和鋁,焊接實(shí)驗(yàn)如下:鋁的厚度范圍為0.8 3 mm,鋁硅材料的填充材料是通過(guò)將鋁和鋅熔化形成在釬焊鋼焊接頭的表面。在鋼和鋁的接頭上用1毫米完成基本實(shí)驗(yàn)。下表顯示了測(cè)試的平均強(qiáng)度。
材料 |
板厚 |
電線(xiàn)類(lèi)型 |
焊接方法 |
平均強(qiáng)度,MPa |
||
鋁板 |
鍍鋅鋼 |
真實(shí)層厚度 |
||||
AW6016 |
DDS47G47GU |
7.5微米 |
1毫米+1毫米 |
Alsi 5 /考克斯 |
Cmt |
145 |
AW6016 |
CS G 90 |
20微米 |
1 + 1.5毫米 |
Alsi 5 /考克斯 |
Cmt |
166.7 |
AW5754 |
DDS G40 |
10微米 |
1毫米+1毫米 |
Alsi 5 /考克斯 |
Cmt |
130.3 |
AW5182 |
DDS G40 |
10微米 |
1毫米+1毫米 |
Cmt |
134.5 |
|
AW5182 |
CS G90 |
20微米 |
1 + 1.5毫米 |
Alsi 5 /考克斯 |
Cmt |
175.13 |
注意:COX是一種特殊類(lèi)型的AlSi5焊絲,其腐蝕敏感性比AlSi5低得多。
在CMT工藝的熱影響區(qū)域不可避免地會(huì)損失一些強(qiáng)度。焊接熱處理鋁合金 (6000系列)時(shí),熱影響區(qū)強(qiáng)度為混合晶體結(jié)構(gòu),由于析出結(jié)晶而損失30-40%。因此,該接頭的熱影響區(qū)是最薄弱的部分,最低的抗拉強(qiáng)度約為鋁基材料的60%。在天然硬化鋁合金(5000系列)的情況下,熱影響區(qū)的強(qiáng)度也會(huì)因重結(jié)晶而降低。強(qiáng)度的降低與預(yù)處理和焊接過(guò)程中的熱量輸入有關(guān)。骨折通常發(fā)生在熱感染區(qū)域。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,可以將鋼焊接到鋁上,但是將鋼鍍鋅,并且特殊的低能耗焊接工藝是成功的前提。焊接接頭具有優(yōu)異的抗拉強(qiáng)度,耐蝕性和抗疲勞性,并證明IMP脆性值小于2.5m,這是防止鋼和鋁接頭脆性斷裂的關(guān)鍵。
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