异种金属的焊接
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浅谈异种金属的焊接随着人们对于金属材料需求的不断推进,金属材料的种类也变得多种多样,除了常见的铁、铝、铜等金属之外,异种金属的出现也逐渐增多,比如说钛合金、镍基合金、钨合金等。
然而,由于异种金属在性质上有着明显的差异,对于金属的连接也提出了挑战。
本文将就异种金属焊接这一话题进行讨论,让大家更好地了解异种金属的焊接技术以及影响焊接质量的参数。
一、异种金属焊接的难点一般情况下,在焊接过程中,想要较好地实现异种金属的连接,需要快速冷却过程中所产生的热应力精确掌握。
然而,异种金属的导热系数不同,这就导致了焊接中的材料温度差异过大,使得焊接材料在快速冷却的过程中产生了内应力,从而使焊接后的材料产生了部分或者全部的塑性损失。
此外,由于采用的焊接材料和基材不同,若没有采取合适的操作方法,则会出现焊缝溢铜、堆积、熔池不稳定等缺陷,从而导致焊接质量不达标。
二、异种金属焊接的方法1.钎焊法钎焊法是一种常用的异种金属焊接方法。
钎焊是通过钎料与金属接触,由于钎料的熔点较低,因此采用加热方法使钎料熔化,并在加热的同时,使得钎料与基材间有一定的接触。
在钎焊的过程中,钎料中液相沿着毛细作用向着焊缝两侧扩散,从而实现了金属的连接。
由于钎焊有着低热输入、宽焊缝等优点,因此也被广泛应用于异种金属的连接。
2.电弧焊法电弧焊法是一种通过电弧来完成金属连接的方法。
这种焊接方法通常适用于连接相对较厚的金属板材。
在焊接时,通过高压交流电形成一定的电弧,在钨极上集中高温点,然后将其焊接材料加热熔化,并实现异种金属的连接。
这种方法的优点是可焊接厚度大、连接牢固,而缺点则是加热温度高、变形容易,需要一定的技术经验和操作技巧才能操作。
3.激光焊法激光焊法是一种高能、高质量的焊接方法。
它通过聚焦激光束,实现异种金属的加热和熔化,从而完成焊接过程。
相比于其他一些焊接方法,激光焊法有着加热温度高、作业速度快、精度高的优点,因此在异种金属的焊接中,也有着广泛的应用。
2024年浅谈异种金属的焊接一、异种金属定义异种金属,顾名思义,指的是在化学成分、物理性能以及机械性能等方面存在显著差异的两种或多种金属。
在实际应用中,由于不同金属具有各自独特的优点,异种金属的连接需求应运而生。
这种连接不仅要求保持原有的金属特性,还需要确保连接处的强度和密封性,因此,异种金属的焊接成为一项重要技术。
二、焊接性评估在进行异种金属焊接之前,首先需要对两种金属的焊接性进行评估。
这包括对金属的化学成分、物理性能、机械性能以及热处理性能的全面分析。
通过对比两种金属在这些方面的差异,可以预测焊接过程中可能遇到的问题,并据此选择合适的焊接方法和材料。
三、焊接方法选择异种金属焊接的方法选择需要考虑多种因素,如金属的种类、厚度、结构形式以及焊接要求等。
常见的焊接方法包括电弧焊、激光焊、等离子焊等。
在选择焊接方法时,需要确保焊接过程中的热量输入、熔池形成和冷却速度等参数能够满足异种金属焊接的要求,以获得高质量的焊接接头。
四、焊接材料选用焊接材料的选择对于异种金属焊接的成功至关重要。
在选择焊接材料时,需要考虑母材的化学成分、力学性能以及焊接工艺要求。
通常情况下,焊接材料的成分应介于两种母材之间,以确保焊接接头在性能上能够与母材相协调。
此外,焊接材料的熔点和热膨胀系数等特性也需要与母材相匹配,以避免产生焊接缺陷。
五、焊接工艺参数焊接工艺参数的选择直接影响到焊接接头的质量和性能。
在异种金属焊接中,需要特别关注焊接电流、电压、焊接速度、预热温度等参数的设置。
这些参数的选择需要综合考虑金属的种类、厚度、热导率以及热膨胀系数等因素。
通过合理的工艺参数设置,可以获得良好的焊缝成形和焊接接头性能。
六、焊接接头设计焊接接头的设计对于异种金属焊接同样重要。
在接头设计时,需要充分考虑应力分布、热传递以及变形等因素。
合理的接头设计可以减少焊接过程中的应力集中和变形,提高焊接接头的强度和密封性。
同时,还需要考虑接头的可维修性和可检查性,以便在必要时进行修复或更换。
异种金属焊接方法哎呀,说起异种金属焊接,这事儿可真是让人头疼又有趣。
你知道,焊接这活儿,就像是给两块金属做媒人,得让它们相亲相爱,融为一体。
但异种金属焊接,这可就复杂了,就像是把猫和狗撮合在一起,得费点心思。
记得有一回,我接了个活儿,要焊接一块铝板和一块钢板。
这俩货,一个软绵绵,一个硬邦邦,要把它们焊在一起,那难度,跟把豆腐和石头煮成一锅汤差不多。
首先,我得准备工具。
焊接机、焊条、防护眼镜、手套,一样都不能少。
那焊条,我得选那种能兼容铝和钢的,不然一焊上去,那金属就得哭爹喊娘了。
我选了一种叫做“铝钢焊条”的玩意儿,这玩意儿就像是万能胶,能粘住各种金属。
接下来,我得把那两块金属清理干净,不能有油污、锈迹,不然焊接的时候,那金属就得闹脾气,不肯好好结合。
我用砂纸把金属表面磨得锃亮,就像给它们洗了个澡。
然后,我得调整焊接机的参数。
这玩意儿,就像是烹饪时的火候,得刚刚好。
铝和钢的熔点不一样,所以电流、电压、速度,都得调得刚刚好,不然要么焊不上,要么焊过头。
开始焊接了,我戴上防护眼镜,手套,像个宇航员一样。
我小心翼翼地把焊条点在铝板上,然后慢慢地移动到钢板上。
那焊条,就像是一根魔法棒,点到哪里,哪里就发出耀眼的火花。
我得控制好速度,不能太快,也不能太慢,不然那焊缝就会像一条蚯蚓,歪歪扭扭的。
焊接过程中,我还得注意观察,看看那焊缝是不是均匀,有没有气泡。
这就像是在做蛋糕,得看着它慢慢膨胀,不能让它塌了。
最后,焊接完成,我得检查一下,看看那焊缝是不是结实。
我用锤子轻轻敲了敲,那焊缝,就像是一块石头,纹丝不动。
这活儿,虽然累人,但是看着那两块金属,从互不相干,到最后紧紧相拥,心里还是挺有成就感的。
就像看着一对恋人,从相识到相爱,最后步入婚姻的殿堂。
所以,异种金属焊接,虽然听起来挺高大上的,但其实,就跟咱们生活中的点点滴滴一样,需要细心、耐心,还有那么一点点的魔法。
异种金属焊接的热处理要求
1. 异种金属焊接时热处理可不能随便呀!就像搭积木,得搭对了才行。
比如说铝和钢焊接,不做好热处理,那强度能行吗?
2. 热处理要求得严格遵守呢!这就好比一场比赛,规则不遵守怎么行。
像钛合金和不锈钢焊接,不按要求来,能保证质量可靠吗?
3. 哎呀,热处理要求真的很重要呀!想象一下,焊接就像做菜,火候不对能好吃吗?铜和镍焊接时不重视热处理,能焊接好才怪呢!
4. 异种金属焊接的热处理要求是马虎不得的呀!这跟建房子一样,根基不稳能行吗?比如镍基合金和碳钢焊接,不注意热处理,怎么能长久呢?
5. 可别小瞧了这异种金属焊接的热处理要求哟!就好像跑步比赛,不做好准备能跑快吗?钼和锆焊接,不好好做热处理,那不是白费劲嘛!
6. 热处理要求必须得重视呀!这不像是培育花朵,精心照料才能开得美。
像铅和锌焊接,不注重热处理要求,能焊接牢固吗?
7. 异种金属焊接的热处理要求绝对不能忽视啊!这跟画画似的,细节不到位能好看吗?钨和钽焊接,不执行热处理要求,能行不?
8. 哇塞,这异种金属焊接的热处理要求可太关键啦!仿佛是一场旅行,规划不好能愉快吗?银和铂焊接,不满足热处理要求,那可糟糕啦!
9. 总之,异种金属焊接时热处理要求一定要认真对待,这直接关系到焊接的质量和效果,千万不能马虎呀!不然出了问题后悔都来不及!。
《异种金属铝、铜和钨的真空扩散焊研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展,异种金属之间的连接技术越来越受到重视。
其中,真空扩散焊作为一种可靠的焊接方法,在铝、铜和钨等金属的连接中具有广泛的应用前景。
本文旨在研究铝、铜和钨三种异种金属的真空扩散焊接性能,探讨其焊接工艺、接合界面特征以及焊接强度等因素。
二、实验材料与方法1. 材料准备实验所用的材料为铝、铜和钨三种金属。
首先,将这三种金属表面进行抛光处理,以去除表面杂质和氧化物,保证焊接质量。
2. 真空扩散焊工艺实验采用真空扩散焊设备进行焊接。
首先,将铝、铜和钨的焊接端面紧密贴合;然后,在一定的真空度下进行加热,使金属原子在高温下产生扩散,实现金属的连接。
3. 实验方法通过金相显微镜、扫描电镜(SEM)以及能谱分析(EDS)等手段,观察焊接接合界面的微观结构,分析金属的扩散程度和焊接强度。
三、实验结果与分析1. 焊接接合界面特征铝、铜和钨三种金属的焊接接合界面呈现出明显的特征。
在高温下,三种金属的原子产生扩散,形成了一定的冶金结合。
接合界面处,可以观察到金属之间的互溶现象以及新的相的形成。
2. 金属扩散程度通过扫描电镜观察,发现铝、铜和钨三种金属在真空扩散焊过程中,原子扩散程度较高。
其中,铝与铜之间的互溶程度较高,而钨由于具有较高的熔点和硬度,原子扩散相对较慢。
3. 焊接强度经过拉伸试验测试,铝、铜和钨三种金属的真空扩散焊接接头具有较高的焊接强度。
其中,接头的强度与金属的扩散程度、接合界面的微观结构等因素密切相关。
四、讨论1. 工艺参数对焊接性能的影响真空扩散焊的工艺参数如温度、压力、时间等对铝、铜和钨三种金属的焊接性能具有重要影响。
适当调整工艺参数,可以优化金属的扩散程度和焊接强度。
2. 金属互溶性与新相的形成在真空扩散焊过程中,铝、铜和钨三种金属之间发生互溶现象,形成新的相。
这些新相的形成对焊接接头的性能具有重要影响。
因此,研究金属的互溶性以及新相的形成机制对于提高异种金属的真空扩散焊接性能具有重要意义。
异种金属的焊接本文分析了异种金属焊接的研究现状、应用和发展趋势,旨在为异种金属焊接研究提供帮助。
焊接是现代工业生产中的重要金属加工工艺方法,广泛应用于造船、航空、航天、汽车工业和机械制造等领域。
随着科学技术的发展,异种金属的焊接技术发展越来越快,质量要求也越来越高。
因此,研究异种金属的焊接工艺技术已成为焊接领域的一种发展趋势。
1.异种金属的焊接研究现状1.1 铝钢异种金属焊接研究现状近年来,汽车工业为了节约燃料、保护环境、不断努力减轻汽车重量,对汽车材料提出了更高的要求。
增加铝材的使用量是其中的重要措施之一。
因此,在汽车工业生产中,采用“钢+铝”双金属焊接结构成为汽车轻量化的首选方案,这必然涉及到铝和钢两种材料之间的连接。
目前,应用于铝和钢连接的焊接方法主要有压焊、钎焊、熔焊、扩散焊、电弧焊、激光焊和磁脉冲焊等。
铝钢之间的焊接一直是焊接领域的难点和热点问题,其中脆性金属间化合物的生成是影响接头性能的主要因素。
压力焊和钎焊由于基体可以在焊接过程中保持固态,同时焊接热输入容易控制,因此接头的性能一般不受限于金属间化合物的厚度,比较适于铝钢之间的焊接。
但是这种焊接方法效率较低,对工件的尺寸和形状有特殊的要求,不适于大批量生产。
熔焊方法比较灵活,效率较高,但是金属间化合物又成为不可避免的附加产物。
虽然采用熔钎结合的方法已经获得了很好的效果,但是对于金属间化合物的生长动力学以及如何促进铝合金熔体润湿钢板表面等方面还没有系统研究,因此,解决上述问题对于促进高效的焊接方法在铝钢焊接中的应用具有重要的意义。
1.2 铜钢异种金属焊接研究现状采用钢和铜复合零部件因在性能与经济上优势互补,具有广阔的应用前景。
世界各国的研究者对铜和钢的焊接进行了实验和理论分析,目前常用的焊接方法有熔焊、压焊、钎焊和熔焊-钎焊等。
不需要删除明显有问题的段落。
每种焊接方法都有其独特的特点和适用范围。
其中,冷金属过渡焊接是一种相对较新的焊接方法,具有广阔的应用前景。
第八章异种金属的焊接随着现代工业的发展,对零部件提出了更高的要求,如高温持久强度、低温韧性、硬度及耐磨性、磁性、导电导热性、耐蚀性等多方面的性能。
而在大多数情况下,任何一种材料都不可能满足全部性能要求,或者是大部分满足,但材料价格昂贵,不能在工程中大量使用。
因而,为了满足零部件使用要求,降低成本,充分发挥不同材料的性能优势,异种材料焊接结构使的用越来越多。
第一节异种金属焊接概述一、异种金属的焊接性异种金属焊接与同种金属焊接相比,一般较困难,它的焊接性主要由两种材料的冶金相容性、物理性能、表面状态等决定的。
1.冶金相容性的差异“冶金学上的相容性”是指晶格类型、晶格参数、原子半径和原子外层电子结构等的差异。
两种金属材料在冶金学上是否相容,取决于它们在液态和固态的互溶性以及焊接过程中是否产生金属间化合物。
两种在液态下互不相溶的金属或合金不能用熔化焊的方法进行焊接,如铁与镁、铁与铅、纯铅与铜等,只有在液态和固态下都具有良好的互溶性的金属或合金(即固溶体),才能在熔焊时形成良好的接头;由于金属间化合物硬而脆,不能用于连接金属,如焊接过程中产生了金属间化合物,则焊缝塑性、韧性将明显下降,甚至不能完全使用。
2.物理性能的差异各种金属间的物理性能、化学性能及力学性能差异,都会对异种金属之间的焊接产生影响,其中物理性能的差异影响最大。
当两种金属材料熔化温度相差较大时,熔化温度较高的金属的凝固和收缩,将会使处于薄弱状态的低熔化温度金属产生内应力而受损;线膨胀系数相关较大时,焊缝及母材冷却收缩不一致,则会产生较大的焊接残余应力和变形;电磁性相差较大时,则电弧不稳定,焊缝成形不佳甚至不能形成焊缝;导热系数相差较大时,会影响焊接的热循环、结晶条件和接头质量。
3.表面状态的差异材料表面的氧化层、结晶表面层情况、吸附的氧离子和空气分子、水、油污、杂技等状态,都会直接影响异种金属的焊接性。
焊接异种金属时,会产生成分、组织、性能与母材不同的过渡层,而过渡层的性能会影响整个焊接接头的性能。
异种金属焊接的特点
以下是 6 条关于异种金属焊接的特点:
1. 异种金属焊接那可真是像一场刺激的冒险呀!你想想,把完全不同的两种金属连接在一起,就好比让猫和狗和谐共处,这多有挑战性啊!比如说铜和铝焊接,一个软一个硬,怎么让它们完美结合呢?
2. 异种金属焊接的难度有时候高得吓人呢!这简直就是在走钢丝啊!就好像让水和火相融,要多小心啊!像钛合金和不锈钢的焊接,稍有不慎就会前功尽弃呀!
3. 嘿,异种金属焊接有时就像是破解一个超级难的谜题!你得绞尽脑汁去找到最佳方案,不是吗?比如焊接镍和铁,那真得好好琢磨技巧才行呢!
4. 哇塞,异种金属焊接的复杂程度可真不一般呐!这不亚于驯服一头凶猛的野兽啊!就拿钼和铬的焊接来说,没有足够的经验和技巧能行吗?
5. 异种金属焊接可太需要技巧了呀,这就好像在茫茫大海中寻找正确的航向!比如说焊接锆和钽,那不得小心翼翼地摸索着前进嘛!
6. 哎呀,异种金属焊接绝对是焊接中的大考验啊!像是跨越一道很难跨越的沟坎!比如把钨和钴焊接在一起,那可真是困难重重呢!
结论:异种金属焊接充满挑战和难度,但也正是因为这样,才让焊接工作更加有意义和有价值呀!。
异种金属焊接焊接是两种或两种以上材料通过加热或加压或两者并用来达到原子之间的结合而形成永久性连接的工艺过程。
焊接的基本原理就是采用施加外部能量的办法,促使分离材料的原子接近,形成原子键的结合。
在这个同时,又能去除掉一切阻碍原子键结合的一切表面膜和吸附层,以形成一个优质的焊接接头[”l。
几乎所有的产品,从几十万吨巨轮到重量不足1克的微电子元件,在生产中都不同程度地依赖焊接技术。
在人类发展史上留下辉煌篇章的三峡水利工程、西气东输工程以及“嫦娥”探月工程等,都采用了焊接结构。
我国2004年的焊接材料生产总量达到了210万吨,比美国、日本、德国三国焊接材料产量的总和还多。
焊接已经渗透到制造业的各个领域,直接影响到产品的质量、可靠性和寿命以及生产的成本、效率和市场反应速度。
我国2006年的钢产量在3.7亿吨左右,2006年中国钢材消耗量大约为3.99亿吨左右,目前我国的钢材消费总量和美国、日本、前苏联相比还尚低,20世纪美国、日本、前苏联钢材累计消费量分别达到了73亿吨、40亿吨和56亿吨。
目前,钢材是我国最主要的结构材料,在今后20年钢材仍将占有重要的地位。
然而,钢材必须经过加工才能成为有给定功能的产品。
由于焊接结构具有重量轻、成本低、质量稳定、生产周期短、效率高、市场反应速度快等优点,焊接结构的应用日益增多。
与世界工业发达国家一样,我国焊接加工的钢材总量比其他加工方法多。
因此,发展我国制造业,尤其是装备制造业,必须高度重视焊接技术的同步提高[l2,‘’〕。
异种金属焊接接头主要分为母材、焊缝及熔合区三个部分。
母材作为基材,而焊缝金属是指熔化的填充金属与熔化的母材金属相互混合比较均匀的部位,位于焊接接头中间部位,熔池边缘与焊缝中间相比有很大的不同。
熔池边缘靠近母材处,液态金属的温度较低、流动性差,液态停留时间较短,受到机械力的搅拌作用比较弱,是一个滞留层。
此处熔化的母材与填充金属不能充分的混合,并且越靠近母材,母材成分所占的比例越大,化学成分梯度在该处有一个明显的变化,这种变化必然要带来组织的变化,从而形成一个称为熔合区的很窄的过渡区。
异种金属焊接后处理方法
异种金属焊接后的处理方法通常包括以下几个方面:
1. 表面清洁,在焊接完成后,需要对焊接接头进行表面清洁,去除焊接过程中产生的氧化物、焊渣和其他杂质,以保证接头表面的光洁度和清洁度。
常用的清洁方法包括机械清洁、化学清洁和电化学清洁等。
2. 热处理,对于某些需要提高材料性能的异种金属焊接接头,可以进行热处理。
热处理可以消除焊接过程中产生的应力,提高接头的强度和韧性,常见的热处理方法包括退火、正火、淬火和时效处理等。
3. 表面处理,针对不同的金属材料,可以进行表面处理以提高其耐腐蚀性能和外观质量。
常见的表面处理方法包括喷砂、酸洗、镀层和涂装等。
4. 检测与检验,对焊接接头进行非破坏性检测和破坏性检验,以确保焊接质量符合要求。
非破坏性检测包括超声波检测、射线检测和磁粉检测等,而破坏性检验则包括拉伸试验、冲击试验和硬度
测试等。
5. 修补和重焊,如果在焊接过程中出现质量缺陷,需要进行修
补或者重焊。
修补可以采用局部焊接或者热补焊的方式,而重焊则
需要重新进行整个焊接过程。
总的来说,异种金属焊接后的处理方法需要综合考虑材料特性、焊接工艺和使用要求,采取相应的措施以保证焊接接头的质量和性能。
希望以上回答能够满足你的需求。
异种金属焊接问题及焊接工艺分析摘要:现阶段,随着我国科技水平的不断提高,异种金属焊接得到了广泛的普及和应用。
本文主要阐述了异种金属焊接的基本特征,对其存在的常见问题和焊接工艺进行分析,旨在提升我国异种金属的焊接质量,促进我国工业的健康发展。
关键词:异种金属;焊接;问题;焊接工艺引言现代工程中大多数零件的工作环境都为高温、低温、电磁场、腐蚀介质或放射性环境,其中金属材料成为零件的主要原料之一。
而随着技术的发展,对零件要求也不断提升,一种金属材料已经无法满足实际使用需求。
因此在金属零件锻造中,不仅需要对同种材料进行焊接,同时需要对异种材料进行焊接。
在焊接过程中,不仅需要满足不同工作条件对金属材料的不同需求,考虑到成本问题,同时需要节约金属资源,发挥不同金属材料的性能优势。
例如,铝及铝合金金属的应用,在生产制造的过程中,就需要提高异种金属的焊接工艺,对二者之间进行连接,最终实现效益最大化。
1异种金属焊接的基本特征当前异种金属焊接的主流搭配是钢与铝合金,钢是目前机械加工行业领域中最为常见的金属材料,而铝合金则具有质量轻、塑性好、耐腐蚀性强等等特点,比较常见的二者连接方式具有以下两种:一是粘结方式。
该方式中接头的机械强度十分有限,可能无法满足高强度焊接要求,使用情况相对偏少;二是机械连接。
该连接方式能够实现异种金属之间的高强度连接,但无法保证连接气密性,且如果机械连接方式会在连接段留下连接痕迹,严重影响美观。
综上所述,焊接就成为了最为常见的连接手段。
考虑到铝与钢的物理性能存在较大差异。
因此,其焊接过程可能存在较大难度。
以下介绍了几点异种金属焊接的基本特征:(1)焊接熔点特征。
异种金属代表了不同种类金属,所以它们的熔点必然不同,对于铝材料金属而言它的熔点表现偏低,所以在与钢进行异种金属焊接过程中必然出现铝金属材料先完全融合,整体呈现液态,而钢依然处于固态的焊接熔点不同步情况。
(2)焊接密度特征。
还以钢与铝合金为例,这两种金属的密度不同,其中液态的钢水密度要大于铝水,如果二者同时融化就会出现铝水浮在钢水上的情况。
异种金属的焊接本文对异种金属(铝-钢、铜-钢、钛-钢、Mg/Al、Ti/Al、Cu/Al)的焊接研究现状、异种金属的焊接应用、异种金属的焊接发展等方面进行了分析,希望对异种金属的焊接研究有所裨益焊接在现代的工业生产中,已成为一种重要的金属加工工艺方法,广泛地应用于造船、航空、航天、汽车工业及机械制造等许多现代工业部门, 随着科学技术的发展,异种金属的焊接技术发展越来越快,并且质量要求也越来越高。
为适应焊接技术发展的需要,研究异种金属的焊接工艺技术已成为焊接领域的一种发展趋势。
1 异种金属的焊接研究现状1.1 铝钢异种金属焊接研究现状近年来,环保问题越来越受到重视,汽车工业为了节约燃料、保护环境、不断努力减轻汽车重量,因此对汽车用材料提出了更高的要求。
增加铝材的使用量是其中的重要措施之一, 所以在汽车工业生产中,采用“钢+铝”双金属焊接结构成为汽车轻量化的首选方案,这必然涉及到铝和钢两种材料之间的连接。
目前,应用于铝和钢连接的焊接方法主要有:压焊(滚焊与爆炸焊、摩擦焊、搅拌摩擦焊)、钎焊、熔焊、扩散焊、电弧焊、激光焊和磁脉冲焊等。
铝钢之间的焊接,一直是焊接领域的难点和热点问题,其中脆性金属间化合物的生成是影响接头性能的主要因素。
压力焊和钎焊由于基体可以在焊接过程中保持固态,同时焊接热输入容易控制,因此接头的性能一般不受限于金属间化合物的厚度,比较适于铝钢之间的焊接,但是这种焊接方法效率较低,对工件的尺寸和形状有特殊的要求,不适于大批量生产。
而熔焊方法比较灵活,效率较高,但是金属间化合物又成为不可避免的附加产物。
虽然采用熔钎结合的方法已经获得了很好的效果,但是对于金属间化合物的生长动力学以及如何促进铝合金熔体润湿钢板表面等方面还没有系统研究,因此,解决上述问题对于促进高效的焊接方法在铝钢焊接中的应用具有重要的意义。
1.2 铜钢异种金属焊接研究现状随着经济的迅速发展和科学技术的不断进步,新材料、新工艺、新设备不断涌现,对零部件的性能提出了更高的要求。
采用钢和铜复合零部件, 因在性能与经济上优势互补,具有广阔的应用前景。
世界各国的研究者对铜和钢的焊接进行了实验和理论分析,目前常用的焊接方法有熔焊、压焊、钎焊和熔焊-钎焊[4]等。
每种方法都具有各自的特点和应用范围。
其中冷金属过渡焊接是一种比较新的焊接方法,应用前景广阔。
在铜-钢焊接接头结合机理方面的研究, 多集中于对青铜和钢焊接后的接头组织方面,对于紫铜与钢的焊接还需要进行进一步探讨。
1.3 钛钢异种金属焊接研究现状用熔焊焊接钢与钛及钛合金,焊缝产生TiFe、TiFe2及TiC脆性化合物, 焊后容易产生裂纹,因此一般不采用熔焊方法(指焊条电弧焊、埋弧自动焊及CO2气体保护焊)。
在焊接生产中, 多采用真空扩散焊、真空电子束焊、钎焊及氩弧焊等方法可获得优良的钢与钛及钛合金的焊接接头[6]。
钛合金与高强钢是广泛地用于航空航天、空间技术、核能、船舶等武器装备领域的重要材料,钛合金与不锈钢的连接可以采用真空钎焊、扩散焊、摩擦焊等方法,能够获得性能良好的接头。
航空某部件中存在 TC4钛合金与42CrMo钢之间的连接,采用扩散焊和钎焊的方法获得优质的接头。
航天器推进系统中的异种金属导管结构大量采用了钛合金与不锈钢,它们之间至今还采用机械连接加密封胶脂的组合方法进行连接,密封程度低、接头性能差,并且密封物质一旦侵入导管结构内部,将会造成严重的后果。
采用高频感应钎焊的方法,能够获得高密封性能、高力学性能的钎焊接头,杜绝了杂质侵入导管结构中的可能性,并且能够大大提高一次连接的成功性和生产效率[7]。
1.4 Mg/Al异种金属的焊接研究现状目前镁合金的研究和开发应围绕提高材料的强度、塑性、韧性、抗腐蚀以及抗疲劳等综合性能来开展,新型合金的开发可通过采用新的合金元素、新的抗腐蚀处理工艺等途径实现。
除了镁合金的设备开发、合金系研发、熔炼外,镁合金研究的一个关键问题是镁合金与其他金属的焊接问题。
Mg 和Al的表面容易形成氧化膜(MgO、Al2O3),采用一般的焊接工艺难以得到良好的焊接接头,并在焊缝中极易形成大量的Mg-Al系脆性金属间化合物。
因此,采用先进的连接方法对Mg/Al 异种金属进行焊接是目前非铁金属材料焊接领域的前沿课题。
Mg/Al异种金属的焊接研究目前主要集中在焊接方法选择、焊接参数、填充材料以及焊接接头组织性能等几个方面。
目前采用的焊接方法主要是熔焊和固相焊,例如,钨极氩弧焊、电子束焊、搅拌摩擦焊、电阻点焊以及扩散焊等。
Mg、Al均属于轻质非铁金属材料, 被广泛应用于航空航天、汽车、电子等高新领域,Mg和Al的焊接问题则是其作为实用工程材料必然涉及的一个问题。
目前的研究中接头结合区易形成高硬度的Mg-Al系脆性相,会严重降低接头组织的塑性,因此母材及焊接方法的选用将成为今后Mg和Al焊接的重点。
进一步开展Mg和Al的焊接工艺和基础理论研究,对推动Mg/Al异种金属焊接接头应用有重要的意义[8]。
1.5 Ti/Al异种金属的焊接研究现状铝合金和钛合金可采用熔钎焊、真空钎焊、高频感应钎焊、摩擦焊、扩散焊和超塑成型/扩散连接等方法来连接,铝合金与钛合金都是易氧化的金属、相互溶解度非常小、高温吸气性很大、易形成脆性化合物等问题,因此连接时还是存在一定的困难。
熔钎焊的方法与铝合金和钢之间的连接相似,受接头型式的限制。
摩擦焊铝合金与钛合金需要添加纯铝作为中间层,能获得塑形相当好的焊接接头。
扩散焊方法的应用需要铝合金与钛合金之间形成楔形的沟槽,通过铝合金的变形与扩散而形成接头。
与铝合金和不锈钢之间的钎焊相同,采用真空钎焊方法由于焊接时间较长,容易产生金属间化合物,而影响接头性能,最好能够在钛合金表面镀Ni然后焊接, 能够获得良好的接头性能。
采用高频感应钎焊方法,加热时间非常短,金属间化合物还来不及产生,因而获得了力学性能和密封性能都非常好的接头。
1.6 Cu/Al异种金属的焊接研究现状工业纯铜的熔点为1083℃,密度为8.9g/cm3,是一种逆磁性物质,导电、导热性非常好,极易氧化。
纯铝的熔点为660℃,密度为2.7g/cm3,导热导电性仅次于铜、银。
铜和铝都容易氧化, 但抗腐蚀性能好。
铜与铝可以采用钎焊、熔焊和压焊的方法进行焊接,生产中常用的方法有:钎焊、摩擦焊、冷压焊。
冷压焊是一种很有发展前途的焊接方法,尤其是焊接塑性变形量较大的异种金属更为合适。
铝合金与其它材料的连接还有铝铜双金属片、铝铜导管结构、铝铜散热器、铝铜热管结构等。
2 异种金属的焊接应用随着镁合金在汽车、电子、航空航天等高新技术领域的逐渐推广应用, 镁合金与其他金属的连接问题将是今后镁合金焊接的前沿课题[9]。
例如在汽车制造方面,将会遇到镁合金与钢、镁合金与铝合金的熔焊问题;在自行车制造中,还需要解决镁合金和铝合金管接头的钎焊问题等。
由于镁合金密度低、熔点低、热导率和电导率大, 并且热膨胀系数大、易氧化,且氧化物的熔点很高,使镁合金和铝合金异种金属的焊接过程中会产生一系列的困难,因此,解决Mg/Al异种金属的焊接难题已经成为国内外众多研究者关注的焦点。
进入21世纪以来,随着各种金属材料在航空航天、民用领域的拓展,钢铁材料已经逐步被非铁金属所取代, 而其中非铁金属与钢铁以及异种非铁金属的焊接将成为今后金属材料焊接领域的前沿。
并且随着新的异种金属连接方法的不断出现和改进以及金属的加工技术的提高,Mg/Al异种金属接头在工业中的应用将会达到2.9%,因此采用不同的焊接工艺对Mg/Al异种金属进行焊接,以及深入地研究Mg/Al异种非铁金属焊接工艺以及接头的组织结构性能的研究,将会对Mg/Al异种金属接头的推广使用具有十分重要的现实意义。
爆炸焊的异种金属用来制作连接异种金属过渡接头。
过渡接头通常用于两个方面:2.1 用于电力、电子和电化学工业中。
如铜-铝、铜-钛、铜-钢、铜-不锈钢、铝-钢、铝-钛-钢、铝-钛-不锈钢和银-铜等的过渡接头,以连接相应的异种导电材料。
例如,连接输电线路的铜-铝接头,电解铝工业中的铝-钢接头,电解铜、镍和锌工业中的铜-钛过渡接头等。
2.2 用于工程结构中。
例如锆合金-不锈钢、因科镍和钼-不锈钢的管接头的两端,在与相应的管材连接之后用于工程中。
钛-不锈钢管接头在阿波罗宇宙飞船上,一头连接钛制作的登月仓和燃料箱,另一头连接不锈钢制作的燃料管道。
电冰箱用的铜-铝过渡管接头。
造船工业中连接铝质上层建筑和船体钢质甲板的铝-钢板接头。
连接低温真空设备的铝-钢管接头。
另外,用同种或异种材料的管接头现场爆炸焊,连接了5000km长的通讯电缆、数千千米长的石油管道(接头达数十万个)和1090km的天然气管道等。
大量异种金属材料的爆炸焊有许多卓有成效的应用。
因此,爆炸焊作为一种焊接新工艺和新技术,在焊接异种金属材料方面有得天独厚和无可替代的优势。
爆炸焊是异种金属焊接的最佳工艺和焊接技术的一大发展,而具有重要的技术和经济价值。
在我国这种焊接技术应引起更多的重视和获得更大的发展[10]。
3 异种金属的焊接发展随着异种材料连接结构的应用前景不断扩大,其连接技术也会越来越受到重视。
连接方法的选择要根据不同的异种材料组合、不同的结构形状以及不同的应用环境来确定。
钎焊技术是目前异种材料连接的最重要的方法,其他方法都存在各自的局限性。
熔钎焊、电子束钎焊、激光钎焊、活性软钎焊和搅拌摩擦焊等都是近年发展起来的新方法,在异种材料的连接方面还处于研究阶段。
在新技术不断发展的今天,适用于异种材料组合的连接技术越来越多,新技术的不断发展为异种材料的连接提供着新的技术保障[11]。
影响异种金属焊接的主要因素:3.1 异种金属的熔点相差愈大,愈难进行焊接;3.2 异种金属的线膨胀系数相差愈大, 愈难进行焊接;3.3 异种金属的导热率和比热相差愈大,愈难进行焊接;3.4 异种金属的电磁性相差愈大,愈难进行焊接;3.5 异种金属的氧化性愈强,愈难进行焊接;3.6 异种金属之间形成金属间化合物愈多,愈难进行焊接;3.7 异种金属焊接时,焊缝和母材不易达到等强。
综上所述,焊接异种金属及其合金时,只有合理选用焊接方法和填充材料,并合理地制定焊接工艺和采取特殊的措施,才能获得优质的焊接接头[12]。
4 结束语异种材料连接结构具有两种材料综合的优良性能,在国防和国民生产领域得到了广泛的应用,由于异种材料的物理、化学及力学性能方面存在着巨大的差异,对连接方法要求比较苛刻,最适用的方法是钎焊,此外扩散焊、扩散钎焊和摩擦焊也有重要的应用,熔钎焊、电子束钎焊、激光钎焊、活性软钎焊和搅拌摩擦焊等方法都是近年来发展的新方法,在异种材料的连接方面将逐渐扩大应用范围。
随着异种材料连接结构的应用前景不断扩大,其焊接工艺技术也会越来越受到重视。