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(1) 鋼與鋁及其合金的P+T焊接性
鋼中的鐵、錳、鉻、鎳和其他元素可以在液態下與鋁混合,形成有限的固溶體和金屬間化合物。鋼中的碳也可以與鋁形成化合物,但它們在固態下幾乎不互溶。鋁和鐵可以在不同含量之間形成多種脆性金屬間化合物,其中feals為脆性。它對鋼與鋁熔合接頭的機械性能(包括顯微硬度)有明顯的影響。此外由于鋼、鋁及其合金的熱物理性能也有很大差異,鋼和鋁的可焊性變差。
(2) 鋼、鋁及其合金的P+T焊接技術
從以上對鋼鋁焊接性的分析來看,幾乎不可能直接使用熔焊工藝來還原鋼、鋁及其合金。幾乎不可能使用熱物理性能介于鋼和鋼之間且可與它們冶金混溶的金屬或合金作為直接熔焊的填充金屬。在生產實踐中,有兩種方法:涂層間接熔焊和中間過渡部分間接熔焊。
涂層間接熔焊方法在焊接鋼和鋁之前,在鋼表面涂覆一層或多層可與合適填充金屬進行冶金熔合的金屬,以形成預涂層,然后通過鎢極氬弧焊將涂層鋼和鋁熔合并焊接在一起。
實踐和試驗表明,單一涂層只能防止母材的氧化,但不能防止金屬間化合物的生成,接頭強度仍然很低。因此鋼和鋁的氬弧焊應采用復合涂層。涂層金屬材料很多,如鎳、銅、銀、錫、鋅等。不同的涂層金屬材料焊接后的結果不同。鎳、銅、銀復合鍍層易形成裂紋;Ni、Cu、Sn復合鍍層效果良好;鎳鋅復合鍍層效果比較好。
復合涂層碳鋼、鋁及其合金的氬弧焊是先在鋼的一側涂覆一層銅或銀,然后再涂覆一層鋅。焊接時,鋅首先熔化(因為焊絲的熔點高于鋅),并浮在液位上。鋁與鋅層下的銅或銀涂層發生反應,銅或銀溶解在鋁中,可形成更好的焊接接頭。鋼鋁焊接接頭的強度可提高到197~213mpa。
鋼制零件涂層后,可對鋼和鋁的表面進行處理。鋁件表面處理采用15%~20%NaOH或KOH溶液腐蝕去除氧化膜,用清水沖洗,20%HNO3鈍化,沖洗,干燥后進行氬弧焊。
P+T焊接材料-應選擇低硅含量的純鋁焊絲,以獲得成型的高質量接頭。不應使用含鎂焊絲(LFS),因為它會強烈促進金屬間化合物的生長,并且不能確保焊接接頭的強度。P+T焊接方法-焊接過程中工件、焊絲和鎢電極的相對位置。為防止鋼表面涂層過早燃燒,焊接一道焊縫時,焊接電弧應始終保持在填充金屬上;對于每個焊縫的后續焊接,電弧應保持在填充焊絲和成型焊縫上,以避免電弧對涂層的直接作用。此外,電弧沿鋁側表面移動,鋁焊絲沿鋼側移動,使液態鋁擴散到復合涂層的鋼槽表面,也可防止涂層燃燒和過早失去功能。