Kaksi tärkeää tekijää, jotka vaikuttavat teräksen ja alumiinin hitsaukseen
Teräksellä ja alumiinilla on erilaiset kemialliset ja fysikaaliset ominaisuudet, kuten sulamispiste, lämpölaajenemiskerroin, kimmokerroin jne. Terästä ja alumiinia hitsattaessa kuumalla hitsausprosessilla ne kohtaavat monia ongelmia, eli alumiini ja teräs ovat alttiita muodostavat erittäin kovia ja hauraita IMP-vaiheita (metallien välinen vaihe), mitä suurempi hitsauslämmöntuotto, sitä enemmän IMP-vaiheita syntyy. Tämä hauras vaihe tuhoaa vakavasti liitoksen staattisen ja dynaamisen lujuuden ja vähentää liitoksen plastisuutta. Niiden tärkeimmät fyysiset erot ovat seuraavat:
Teräs voi sulattaa osan alumiinista kiinteässä tilassa, mutta kun alumiinipitoisuus ylittää 12%, kiderakenne muuttuu perusteellisesti muodostaen erittäin kovan (250-520 hv) ja hauraan seoksen FeAL: sta (verkko) ja Fe3Al: sta (verkko). Jos alumiinipitoisuutta Fe2Al, Fe2Al5 ja FeAl3 seoksessa lisätään edelleen, saavutetaan korkeampi kovuus (600-1100 HV) ja suurempi hauraus. Tämä hauras materiaali on seurausta teräksen diffuusiosta alumiiniin tai alumiinista teräksessä. Kun kahden eri materiaalin sähkökemialliset potentiaalit ovat erilaiset, tapahtuu molekyylidiffuusio kompensoimaan potentiaaliero. Mitä suurempi potentiaaliero (E ~ 1.22v terästä ja alumiinia), sitä suurempi diffuusiotaipumus.
Kuitenkin, kun hitsatun liitoksen IMP-hauraan vaiheen paksuus on alle 10 m, sen hauraudesta tulee vähemmän tärkeä ja ilmeinen. Tällä hetkellä työkappaleen suorituskyky riippuu pääasiassa alustan sitkeydestä. Korroosio on toinen suuri ongelma, koska näiden kahden materiaalin sähkökemiallinen potentiaali on täysin erilainen, mikä johtaa elektrolyysiin (vastaa akkua), kun taas alumiinin potentiaali on hyvin pieni, ja negatiivinen elektrodi syövyttää elektrolyysin. Yhteenvetona voidaan todeta, että teräksen ja alumiinin hitsauksen on täytettävä kaksi vaatimusta:
- IMP-vaiheen paksuus liitoksessa <10 m
- Estä perusmetallin korroosio hitsauksen jälkeen
Näiden kahden vaatimuksen täyttämiseksi tarvitaan matalan lämmön syöttöprosessi ja sitten erityinen hitsauslanka tai hitsisaumojen korroosionestokäsittely.
CMT (Cold Metal Transfer) -teknologia on kehitetty oikosulkusiirron perusteella, ja sen lämmöntuotto on paljon pienempi kuin tavallisessa GMAW-hitsauksessa. Prosessi on: kaari palaa ja lankaa työnnetään eteenpäin, kunnes pisara lyhenee. Tällöin langan syöttönopeus on päinvastainen, lanka vedetään taaksepäin ja virta ja jännite ovat lähes nolla. Kun seuraava silmukka on muodostettu, kaari uudistuu ja pisaroiden siirto alkaa uudelleen ennen kuin lanka kytketään uudelleen. Tämän takaisinkytkentä- / palautusliikkeen keskimääräinen taajuus on jopa 70 Hz.
Menestyvä esimerkki perustuu galvanoidun teräksen ja alumiinin hitsaukseen. Hitsauskokeilu on seuraava: alumiinin paksuus on 0.83 mm, täyteaine on alumiini-piimateriaalia ja juotosauma muodostuu teräksen pinnalle sulattamalla alumiinia ja sinkkiä. Teräksen ja alumiinin risteyksessä tehtiin 1 mm: n perustesti. Seuraava taulukko on testin keskimääräinen intensiteetti.
Lämpövaikutteisen vyöhykkeen voimahäviö kylmän metallinsiirtoprosessin aikana on väistämätöntä. Alumiiniseoksen hitsauksen ja lämpökäsittelyn aikana lämpövaikutteisen vyöhykkeen lujuus menettää 30-40% kiteiden saostumisen seurauksena sekoitetun kiderakenteen muodostamiseksi. Siksi liitoksen lämpöön vaikuttava alue on liitoksen heikoin osa, ja pienin vetolujuus on noin 60% alumiinipohjaisten materiaalien vetolujuudesta. Luonnollisesti kovettuneille alumiiniseoksille myös lämpövaikutteisen vyöhykkeen lujuus vähenee uudelleenkiteytymisen vuoksi. Lujuuden väheneminen liittyy esikäsittelyn ja hitsauksen aikana tapahtuvaan lämmöntuotantoon, ja murtuma tapahtuu pääasiassa lämpöaltistuneella alueella.
Testitulokset osoittavat, että teräksen ja alumiinin hitsaus on mahdollista, mutta teräs on sinkittävä, ja erityinen vähäenerginen hitsausprosessi on menestyksen edellytys. Hitsatuilla liitoksilla on hyvä vetolujuus, korroosionkestävyys ja väsymiskestävyys, ja IMP: n hauras vaihe on alle 2.5 m, mikä on avain teräs-alumiiniliitosten hauraiden murtumien estämiseen.
Decho on ammattimainen toimittaja erilaisille alumiinille, teräkselle sekä alumiiniseokselle, terässeoksista valmistetuille tuotteille ja erikoiskäsittelymetallimateriaaleille ja -tuotteille, jos sinulla on tällaisia tarpeita, älä epäröi lähettää sähköpostia [sähköposti suojattu] .
