异种金属板材复合焊接的研究.docx

??

?

??

异种金属板材复合焊接的研究

?

?

?

?

?

??

?

?

?

摘要：随着技术的发展与进步,工业领域应用了更多的新工艺、新设备、新材料,特别是在工程领域，实现异种金属焊接技术的进步显得更加必要。本文分析了异种板材焊接的特点，分析了交流热压焊的基本原理、参数设置、焊接特点,梳理了异种金属焊接的发展历程、工艺特点、国内企业异种板热焊工的典型实例，对今后的发展趋势加以了展望。

关键词：异种金属板材；焊接方法；工艺特点

中图分类号TG44

0引言

随着技术的不断进步与发展，工业领域对于结构件的性能有了更高的标准与要求，如要保证耐高温、保证耐候性、抗腐蚀性，还要具有一定的硬度、耐磨性、韧性等。由于单纯采用一种金属材料在多数条件不能达到使用要求，所以异种金属构件得以广泛应用。但是异种金属的焊接工艺是难点。良好的焊接工作不但可以有效保证不同金属材料的性能得以充分利用，还可以有效降低制造成本，可以提升经济效益[1]。异种金属构件由于具有显著的优势，因此可以被广泛应用于建筑施工、机械加工、石油输送、化学产品加工、交通运输、电站、航空航天、锅炉等不同行业的机械制品中。

1异种金属板材的焊接技术发展历程

随着科学与技术的发展，近十年来，国内外的专业针对碳钢的焊接工艺以及材料性能的强度提升进行大量的研究。比如研究开发出锅炉压力容器钢Q245R，可以保证耐腐性，还可以保证高温下的强度。针对容器制造所采用的Q245R板材，添加了一定比例钛、钒、铌等元素，这些不同元素能提升钢板的性能，因此应用于反应器、脱硫槽的制作，还可以应用于水洗塔、焦炭塔等构件的制作。

当前材料领域的加工技术也处于快速发展中，已逐步开发出多种具有特殊作用，性能提升，可以满足不同使用场合的合金钢，如体现出无磁性，还可以保证高强度、耐高温，不仅具有高韧性，还具有抗腐蚀、耐磨损、耐低温。此外，低合金钢焊接工艺也实现了进步。比如针对不锈钢的施焊有了多种新的方法。针对异种钢的焊接进行了大量的理论研究。有研究提出，焊接接头引入激光束可以强化组织的性能。镍基填充材料淫的有助于降低焊接接头的脆硬区。在实施特殊作业时，多数条件下需要低合金钢以及特殊用途钢，针对这些钢的焊接是技术难点，如低合金钢的焊接，耐蚀钢在酸碱条件下焊接[2]。随着各类有色金属与合金材料大量应用于高科技领域，如大型轮船、航空、航天、微电子、新能源汽车制造等，异种焊接急需要进行深入研究。

2异种金属焊接中应用热压焊技术

调控电阻的电流有利于控制发热温度，借助电阻晶型的改进可以改进热量的传递。由于电导率与热导率的变化，可以保证不同金属件在焊接后的性能。由于热平衡的保证可以保证两个焊件在施压接触后可以获得更高的焊透率，在特定温度控制下可以保证更好的塑性状态，可以使得被焊金属采用固态或液态的方式焊接，这种焊接被称为热压式焊接。其作用原理炎，借助高熔点、大电阻率电极的应用，并选择电导率高材料，使用热导率高的金属材件作为外衬，如钨、钼、铜基等。电极端头的改良可以有效提升焊接压接处的电阻，产且不会受到发热温度的影响，并且在热电流在0.5A——0.9A条件下还可以稳定焊接。焊接参数的确定依据不同的焊接方式，如选择直流焊或交流焊，在0.1s—0.9s范围内可以对焊接电源加以高效控制，保证焊接界面的热量分布均衡，电极夹持能保证发热温度的均匀升高，另外采用对焊、点焊、缝焊、凸焊等不同的方法可以保证接口性能。

工艺中的温度控制方法。参数为：不锈钢为900℃——1450℃，低碳钢为600℃—1530℃，铜合金为950—1060℃，铝合金为520℃—650℃；针对焊接形状对电极进行选材：如为了保证高电导率可以选择CuMo，W，AgW、CuW等作为电极，为了提升电导率。材质选择BeCu，GrCu、Ni-Be-Cu。焊接压接处通过调控电极端面能增加压应力、电阻，还可以增大电流密度。

针对焊接中的热敏感性要通过温度控制保证强度，针对裂纹的预防可以通过压力得以实现。针对导热性可以通过控制焊接电流的脉冲时间，导电性通过电流调整得以实现。电极端面压应力的确定可结合材料的物理性能。电极压应力标准为：不锈钢300A/mm2—400A/mm2，低碳钢200A/mm2—600A/mm2。电流的大小结合直流焊或交流焊的功率来加以确定。交流热压焊的参数如下表1-4所示。

表1交流焊条件下的电极前端直径

电极前端直径/mm

碳钢

不锈钢

铝合金

铜合金

5.0

5.2

10

6.5

表2交流焊条件下的的焊接电流

焊接电流/kA

碳钢

不锈钢

铝合金

铜合金

4.2

4.6~4.8

29~35

10~150

焊接电流:焊接电流=电流密度x电极端面面积。

表3交流焊条件下加力

心要加压力/KN

碳钢

不锈钢

铝合金

铜合金

(5—10)×

电极