合金焊接材料 的选择与焊接工艺技术分析

发表时间:2020/9/3   来源:《科学与技术》2020年3月9期   作者:田兴喜
[导读] 随着工业技术的进步,出现了许多新型的焊接方法
        摘要:随着工业技术的进步,出现了许多新型的焊接方法,各领域对于合金的使用需求也越来越大,合金焊接材料的选择以及工艺技术的应用都需要根据实际的焊接环境和工艺要求去进行选择,要时刻遵守焊接材料的选择原则,并且科学、合理的应用合金焊接工艺技术。
        关键词:合金焊接材料的选择与焊接工艺技术分析
        1合金焊接材料的选择原则
        1.1根据焊件材料性能选择的原则
不同的焊件会具有不同的物理性能、化学成分以及力学性能,所以,在选择焊接材料的时候要根据焊件材料的性能差异去选择合适的焊接才来。除了要考虑到焊接材料的强度问题以外,还应该考虑到焊缝金属的化学成分问题,要保证其化学成分与钢材的化学成分接近,以此提高焊缝的焊接效果。
        1.2满足工作条件和使用性能的原则
在选择焊接材料的时候,要充分考虑到焊件的实际工作条件,例如承受多大的动力载荷和冲击载荷、在腐蚀介质中工作以及早低温或者高温条件下工作等,结合焊件的实际工作条件选用适当的焊接材料,可以有效提高焊件接缝的牢固性以及稳定性,延长焊件的使用寿命。
        1.3与焊件的复杂程度以及结构特点相适应原则
选择抗裂性比较好的材料,例如高韧性焊条或者低氢型焊条等。另外,对于一些焊接点位置存在的铁锈、氧化皮以及油污等无法清理干净的焊件进行焊接时,需要选用对上诉杂质不敏感的焊接材料进行焊接,例如酸性焊条等,避免在焊接的过程中出现气孔等焊接质量缺陷。
        1.4操作空间以及操作环境原则
焊接材料的选择需要根据实际的操作环境进行合理的选择,例如在没有直流焊机的情况下,就需要选择交直流两用的焊接材料,在酸性焊条和碱性焊条均能够满足焊接条件的时候,尽量选用酸性焊条,因为碱性焊条的技术要求以及操作准备要求都比较高。
        2合金焊接工艺技术分析
P91 合金钢相当于国标 10Cr9Mo1VNb。合金特点:不仅具有高的抗氧化性能和抗高温蒸汽腐蚀性能,而且还具有良好的冲击韧性和高而稳定的持久塑性及热强性能。在使用温度低于 620℃时,其许用应力高于奥氏体不锈钢。在 550℃以上,推荐的设计许用应力约为T9和2.25Cr-1Mo钢的两倍。
        2.1铝合金电阻点焊工艺技术分析
2.1.1铝合金的特点
首先,由于铝合金与氧具有很大的亲和力,使得铝合金在空气中进行焊接的时候,容易通过被氧气所氧化在合金焊接表面形成一层致密氧化膜,该氧化膜具有极高的熔点和密度,不易熔化,会影响铝合金焊缝的良好焊接,导致铝合金的焊缝出现“夹渣”现象或者产生气孔。其次,铝合金的比热容比钢材要大2倍左右,导热性也是钢材的3倍以上,所以在对铝合金进行焊接的时候,要选择能量集中且功率大的热源对其进行熔合,以此提高焊接效率和质量。最后,铝合金在高温的环境下,其焊接接头的强度会比母材要低,很容易发生软化现象,使得焊接的接头难以得到有效的保证,导致铝合金的抗拉强度低、塑性不足,影响铝合金的应用。
2.1.2电阻对焊工艺技术
在使用电阻对焊进行铝合金的焊接时,首先需要对铝合金工件的表面进行清洗,例如,使用工业溶液对铝合金工件的表面油污、污物或者标记等进行清除,也可以使用稀释剂、石油醚或者汽油等对铝合金工件进行浸泡,使得铝合金的表面变得洁净。其次,需要使用机械法或者化学法对铝合金工件表面的氧化膜进行清除,例如机械切削、吹砂或者酸碱溶液浸泡等。最后,使用双面点焊或者单面点焊对铝合金进行焊接处理。单面点焊就是从铝合金工件的同一侧向焊接的位置进行馈电,双面点焊则是由铝合金工件的两侧向焊接处馈电。

双面点焊在焊接的时候会在铝合金工件的两侧留有电极压痕,如果使用大接触面积的导电板作为下电极,就可以消除或者减轻工件下面的焊接压痕,通常用来进行铝合金装饰面板的焊接。
2.1.3电阻点焊的接头形式
铝合金电阻点焊的接头形式主要有搭接接头和折边接头两种形式。接头主要有两个或者两个以上的相同厚度或者不同厚度的工件组组成,并且在焊接接头的过程中,一定要对电极的可达性进行充分的考虑,保证电极可以轻松、方便的到达铝合金构件的焊接缝位置。同时还要对焊接的边距、搭接量、焊点的距离以及焊点强度等因素进行全面的考量,以此保证焊接接头的稳固性和使用强度。
2.1.4电阻点焊的焊接特性
由于铝合金的材质因素,使得电阻点焊的焊接过程必须使用大电流和短时间的通电焊接方法,并且在焊接的过程中容易产生裂纹或者缩孔,在高温的条件下会急剧出现软化,从而导致铝合金的焊接规范选择比较困难。
        2.2钛合金的焊接工艺技术分析
(1)P91钢的常温抗拉强度 585-760 MPa,常温屈服强度 Rp0.2≥415 MPa,硬度≤250 HB,伸长率(50 mm 标距的标准圆形试样)≥18%,许用应力值[σ]650℃=30 MPa。
(2)根据国际焊接学会推荐的碳当量公式C当量=[C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]*100%P91碳当量为1.9%-2.4%,可见P91的焊接冷裂纹严重,焊接性性较差。
2.2.1钛合金焊接的特点
钛合金焊接的特点主要是由以下两方面因素影响的,分别是合金成分和微观结构。例如,在钛合金中α钛合金的焊接性能就非常优异,在焊接时其接头处性能比较出色,强度和塑韧性都比较好;相较而言,β钛合金的焊接性能就比较差。某些α+β钛合金是能够进行焊接的,需要在退火和固溶状态下完成,而且在焊接完成之后为了保证焊接的质量需要进行及时有效的处理。稳定的α+β钛合金由于在焊缝和热影响区时发生了相的转变,由于这一原因,若是再次对其进行焊接就比较容易发生脆化的情况。在焊接过程中,钛合金被加热,当温度达到α向β转变的临界温度时,晶粒会以晶界突跳式位移的方式长大,其增长的速度会随着晶粒逐渐变大而降低,但是如果继续升高温度则其增长的速度还会继续加快,由于这一因素的影响,在进行钛合金焊接时通常接头处形成的晶粒都比较粗大。
2.2.2钛合金焊接中的影响因素
(1)氮、氢、氧对钛合金激光焊接过程的影响
钛合金在焊接时需要升高温度,而随着温度的升高,钛的化学性质更加活泼,其能够和氢气、氧气以及氮气等气体结合,而且温度越高其吸收气体的能力会越强,所以焊接时氮气、氢气和氧气等都会对钛合金造成一定的影响,如果没有采取有效地措施对钛合金的焊接过程进行保护,焊缝处的金属就会吸收比较多的氮气和氧气等,随着气体溶度的增加,达到一定的范围后会和钛形成间隙固溶体,这样情况下钛合金的硬度会有所增加,而其金属塑韧性则会下降。同时,在焊接过程中,钛和氢气的亲和性也比较高,随着温度的升高钛会和氢气发生化学反应,并且生成氢化钛,在这样的情况下钛合金内部的含氢量就会所有升高,进而影响其韧性。
(2)等离子体对钛合金激光焊接过程的影响
在应用激光焊接工艺进行钛合金的焊接时,如果不对等离子体进行有效地控制,在激光入射时,等离子体会吸收掉大部分的入射能量,而能够透过等离子体的激光能量非常低,这部分能量被精光能量吸收后可以熔化钛合金材料,但是却不能够获得较高的熔化深度,进而会对钛合金激光焊接的质量产生一定的影响。可以在激光入射时,采用侧吹气体的方式对等离子体进行控制,就能够得到全熔透的焊缝,进而获得良好的焊接质量。
        结束语
合金焊接的质量好坏离不开焊接材料的选择以及焊接工艺技术的应用,为此,想要有效提高合金焊接的质量与使用性能,就必须严格按照焊接材料的选用标准以及焊接工艺要求去进行材料的选择和工艺的使用,以此保证合金焊接工作的有序开展,为合金焊接的质量提供基本的材料和工艺技术保障。
        参考文献
[1]王铎云.浅述合金焊接材料的选择与焊接工艺技术[J].世界有色金属,2019(04):324-325.
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