Dwa ważne czynniki wpływające na spawanie stali i aluminium
Stal i aluminium mają różne właściwości chemiczne i fizyczne, takie jak temperatura topnienia, współczynnik rozszerzalności cieplnej, moduł sprężystości itp. Podczas spawania stali i aluminium metodą spawania na gorąco napotkają wiele problemów, to znaczy aluminium i stal są podatne na tworzą bardzo twarde i kruche fazy IMP (faza międzymetaliczna), im większe jest wprowadzane ciepło spawania, tym więcej faz IMP jest generowanych. Ten kruchy etap poważnie niszczy statyczną i dynamiczną wytrzymałość złącza oraz zmniejsza plastyczność złącza. Ich główne różnice fizyczne są następujące:
Stal może stopić część aluminium w stanie stałym, ale gdy zawartość aluminium przekroczy 12%, struktura kryształu zmienia się zasadniczo, tworząc bardzo twardą (250-520hv) i kruchą mieszaninę FeAL (sieć) i Fe3Al (sieć). Jeśli zawartość glinu w mieszaninie Fe2Al, Fe2Al5 i FeAl3 jest dalej zwiększana, uzyskuje się wyższą twardość (600-1100 HV) i wyższą kruchość. Ten kruchy materiał jest wynikiem dyfuzji stali do aluminium lub aluminium do stali. Kiedy potencjały elektrochemiczne dwóch różnych materiałów są różne, zachodzi dyfuzja molekularna w celu skompensowania różnicy potencjałów. Im większa różnica potencjałów (E ~ 1.22v stali i aluminium), tym większa tendencja do dyfuzji.
Jednak gdy grubość kruchej fazy IMP złącza spawanego jest mniejsza niż 10 m, jej kruchość staje się mniej ważna i oczywista. W tym czasie wydajność przedmiotu obrabianego zależy głównie od plastyczności podłoża. Korozja to kolejny poważny problem, ponieważ potencjał elektrochemiczny tych dwóch materiałów jest zupełnie inny, co prowadzi do elektrolizy (odpowiednik baterii), podczas gdy potencjał aluminium jest bardzo niski, a elektroda ujemna będzie korodować podczas elektrolizy. Podsumowując, spawanie stali i aluminium musi spełniać dwa wymagania:
- Grubość fazy IMP na spoinie <10 m
- Zapobiegaj korozji metalu nieszlachetnego po spawaniu
Aby spełnić te dwa wymagania, wymagany jest proces niskiego dopływu ciepła, a następnie wymagany jest specjalny drut spawalniczy lub obróbka antykorozyjna spoiny.
Technologia CMT (Cold Metal Transfer) została opracowana w oparciu o transfer zwarciowy, a jej dopływ ciepła jest znacznie niższy niż w przypadku zwykłego spawania GMAW. Proces przebiega następująco: łuk pali się, a drut jest popychany do przodu, aż kropla zostanie skrócona. W tym czasie prędkość podawania drutu jest odwrócona, drut jest cofany, a prąd i napięcie są prawie zerowe. Po utworzeniu następnej pętli łuk zostaje ponownie zapalony, a przenoszenie kropli rozpoczyna się ponownie przed ponownym podłączeniem drutu. Średnia częstotliwość tego ruchu sprzężenia zwrotnego / wycofania wynosi aż 70 Hz.
Udany przykład to spawanie stali ocynkowanej i aluminium. Eksperyment spawalniczy wygląda następująco: grubość aluminium wynosi 0.83 mm, wypełniacz jest materiałem aluminiowo-krzemowym, a szew lutowniczy jest formowany na powierzchni stali przez stopienie aluminium i cynku. Podstawowy test 1 mm przeprowadzono na styku stali i aluminium. Poniższa tabela przedstawia średnią intensywność testu.
Utrata wytrzymałości strefy wpływu ciepła podczas procesu przenoszenia metalu na zimno jest nieunikniona. Podczas spawania i obróbki cieplnej stopu aluminium wytrzymałość strefy wpływu ciepła spada o 30-40% z powodu wytrącania się kryształów, tworząc mieszaną strukturę krystaliczną. W związku z tym strefa połączenia cieplnego jest najsłabszą częścią złącza, a minimalna wytrzymałość na rozciąganie wynosi około 60% w przypadku materiałów na bazie aluminium. W przypadku naturalnie utwardzanych stopów aluminium wytrzymałość strefy wpływu ciepła jest również zmniejszona z powodu ponownej krystalizacji. Zmniejszenie wytrzymałości jest związane z dopływem ciepła podczas obróbki wstępnej i spawania, a pękanie występuje głównie w strefie wpływu ciepła.
Dane testowe pokazują, że spawanie stali i aluminium jest możliwe, ale stal musi być ocynkowana, a warunkiem sukcesu jest specjalny proces spawania o niskiej energii. Połączenia spawane mają dobrą wytrzymałość na rozciąganie, odporność na korozję i zmęczenie, a krucha faza IMP ma mniej niż 2.5 m, co jest kluczem do zapobiegania kruchemu pękaniu połączeń stalowo-aluminiowych.
Decho jest profesjonalnym dostawcą różnych aluminium, stali i stopów aluminium, wyrobów ze stopów stali oraz specjalnej obróbki materiałów i produktów metalowych, jeśli masz takie potrzeby, nie wahaj się wysłać e-mail [email chroniony] .
