강철과 알루미늄의 용접에 영향을 미치는 두 가지 중요한 요소
강철과 알루미늄은 융점, 열팽창 계수, 탄성 계수 등과 같은 화학적 및 물리적 특성이 다릅니다. 열간 용접 공정으로 강철과 알루미늄을 용접 할 때 많은 문제에 직면하게됩니다. 즉, 알루미늄과 강철은 매우 단단하고 부서지기 쉬운 IMP 단계 (금속 간 단계)를 형성하면 용접 열 입력이 많을수록 더 많은 IMP 단계가 생성됩니다. 이 취성 단계는 관절의 정적 및 동적 강도를 심각하게 파괴하고 관절의 가소성을 감소시킵니다. 주요 물리적 차이점은 다음과 같습니다.
강철은 알루미늄의 일부를 고체 상태로 녹일 수 있지만 알루미늄 함량이 12 %를 초과하면 결정 구조가 근본적으로 변화하여 FeAL (네트워크)과 Fe250Al (네트워크)의 매우 단단하고 (520-3hv) 깨지기 쉬운 혼합물을 형성합니다. Fe2Al, Fe2Al5 및 FeAl3의 혼합물에서 알루미늄 함량이 더 증가하면 더 높은 경도 (600-1100 HV)와 더 높은 취성이 제공됩니다. 이 깨지기 쉬운 물질은 알루미늄에서 강철이 확산되거나 강철에서 알루미늄이 확산 된 결과입니다. 서로 다른 두 물질의 전기 화학적 전위가 다른 경우 분자 확산이 발생하여 전위차를 보상합니다. 전위차 (강과 알루미늄의 E ~ 1.22v)가 클수록 확산 경향이 커집니다.
그러나 용접 조인트의 IMP 취성 단계의 두께가 10m 미만이면 취성이 덜 중요하고 분명해집니다. 이때 공작물의 성능은 주로 기판의 연성에 따라 달라집니다. 부식은 또 다른 주요 문제입니다.이 두 재료의 전기 화학적 전위가 완전히 다르기 때문에 전기 분해 (배터리와 동일)가 발생하고 알루미늄의 전위는 매우 낮고 음극은 전기 분해로 부식됩니다. 요약하면 강철과 알루미늄의 용접은 두 가지 요구 사항을 충족해야합니다.
- 조인트의 IMP 위상 두께 <10m
- 용접 후 모재 부식 방지
이 두 가지 요구 사항을 충족하기 위해서는 낮은 열 투입 공정이 필요하며 특수 용접 와이어 또는 용접 이음 부 부식 방지 처리가 필요합니다.
CMT (Cold Metal Transfer) 기술은 단락 전달을 기반으로 개발되어 일반 GMAW 용접보다 열 입력이 훨씬 적습니다. 그 과정은 아크가 타서 방울이 짧아 질 때까지 와이어가 앞으로 밀려납니다. 이때 전선 공급 속도가 역전되고 전선이 뒤로 당겨지고 전류와 전압이 거의 70입니다. 다음 루프가 형성된 후 아크가 다시 점화되고 와이어가 다시 연결되기 전에 액적 전송이 다시 시작됩니다. 이 피드백 / 풀백 움직임의 평균 주파수는 XNUMXHz로 높습니다.
성공적인 예는 아연 도금 강철과 알루미늄의 용접을 기반으로합니다. 용접 실험은 다음과 같습니다. 알루미늄의 두께는 0.83mm, 충전재는 알루미늄-실리콘 소재이며, 알루미늄과 아연을 녹여 강철 표면에 브레이징 이음새를 형성합니다. 강철과 알루미늄의 접합부에서 1mm 기본 테스트를 수행했습니다. 다음 표는 테스트의 평균 강도입니다.
냉간 금속 이송 공정 중 열 영향 영역의 강도 손실은 불가피합니다. 알루미늄 합금의 용접 및 열처리 과정에서 결정이 석출되어 혼합 결정 구조를 형성하기 때문에 열 영향 영역의 강도가 30-40 % 감소합니다. 따라서 조인트의 열 영향 영역은 조인트의 가장 약한 부분이며 최소 인장 강도는 알루미늄 기반 재료의 약 60 %입니다. 자연 경화 알루미늄 합금의 경우 열 영향 영역의 강도도 재결정 화로 인해 감소합니다. 강도 감소는 전처리 및 용접시 입력되는 열과 관련이 있으며 주로 열 영향 영역에서 파단이 발생합니다.
테스트 데이터에 따르면 강철과 알루미늄의 용접이 가능하지만 강철은 아연 도금해야하며 특수한 저에너지 용접 프로세스가 성공의 전제 조건입니다. 용접 조인트는 인장 강도, 내식성 및 피로 저항성이 우수하며 IMP 취성 위상은 2.5m 미만으로 강철-알루미늄 조인트의 취성 파괴를 방지하는 핵심입니다.
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