Два важливі фактори, що впливають на зварювання сталі та алюмінію
Сталь та алюміній мають різні хімічні та фізичні властивості, такі як температура плавлення, коефіцієнт теплового розширення, модуль пружності тощо. При зварюванні сталі та алюмінію методом гарячого робочого зварювання вони зіткнуться з багатьма проблемами, тобто алюміній та сталь схильні до утворюють дуже тверді та крихкі IMP-фази (інтерметалідна фаза), чим більше подається тепло зварювання, тим більше генерується IMP-фаз. Ця крихка стадія сильно руйнує статичну та динамічну міцність суглоба та зменшує пластичність суглоба. Їх основні фізичні відмінності полягають у наступному:
Сталь може розплавити частину алюмінію у твердому стані, але коли вміст алюмінію перевищує 12%, кристалічна структура докорінно змінюється, утворюючи дуже тверду (250-520hv) та крихку суміш FeAL (мережа) та Fe3Al (мережа). Якщо вміст алюмінію в суміші Fe2Al, Fe2Al5 і FeAl3 ще більше збільшити, забезпечується вища твердість (600-1100 HV) і вища крихкість. Цей крихкий матеріал є результатом дифузії сталі в алюміній або алюмінію в сталі. Коли електрохімічні потенціали двох різних матеріалів різні, відбувається молекулярна дифузія, щоб компенсувати різницю потенціалів. Чим більша різниця потенціалів (E ~ 1.22 в сталі та алюмінію), тим більша тенденція до дифузії.
Однак, коли товщина крихкої фази ІМП зварного з'єднання менше 10 м, її крихкість стає менш важливою і очевидною. У цей час продуктивність заготовки головним чином залежить від пластичності основи. Корозія є ще однією головною проблемою, оскільки електрохімічний потенціал цих двох матеріалів абсолютно різний, що призводить до електролізу (еквівалентно акумулятору), тоді як потенціал алюмінію дуже низький, а негативний електрод піддається корозії від електролізу. Таким чином, зварювання сталі та алюмінію повинно відповідати двом вимогам:
- Товщина фази ІМП на стику <10 м
- Запобігання корозії основного металу після зварювання
Для того, щоб задовольнити ці дві вимоги, потрібен низький рівень подачі тепла, а потім потрібна спеціальна антикорозійна обробка зварювальним дротом або зварним швом.
Технологія CMT (Cold Metal Transfer) розроблена на основі передачі короткого замикання, а її теплоємність набагато нижча за звичайне зварювання GMAW. Процес такий: дуга згорає, а дріт висувається вперед, поки крапля не вкоротиться. В цей час швидкість подачі дроту змінюється на зворотну, дроту тягнуть назад, а струм і напруга майже дорівнюють нулю. Після того, як утворюється наступний цикл, дуга відновлюється, і передача крапель починається знову, перш ніж провід буде підключений повторно. Середня частота цього зворотного зв'язку / зворотного руху досягає 70 Гц.
Успішний приклад заснований на зварюванні оцинкованої сталі та алюмінію. Експеримент із зварюванням полягає в наступному: товщина алюмінію становить 0.83 мм, наповнювач - алюмінієво-кремнієвий матеріал, а паяний шов утворюється на поверхні сталі шляхом плавлення алюмінію та цинку. Основне випробування розміром 1 мм проводили на стику сталі та алюмінію. Наступна таблиця - середня інтенсивність тесту.
Втрати міцності зони, що впливає на тепло, під час процесу перенесення холодного металу неминучі. Під час зварювання та термічної обробки алюмінієвого сплаву міцність зони, що впливає на тепло, втрачає 30-40% через осадження кристалів, утворюючи змішану кристалічну структуру. Отже, зона теплового впливу стику є найслабшою частиною стику, а мінімальна міцність на розрив становить приблизно 60% від міцності матеріалів на основі алюмінію. Для природних загартованих алюмінієвих сплавів міцність зони, що зазнає нагрівання, також зменшується завдяки повторній кристалізації. Зниження міцності пов’язане з подачею тепла під час попередньої обробки та зварювання, і руйнування в основному відбувається в зоні впливу.
Дані випробувань показують, що зварювання сталі та алюмінію можливо, але сталь повинна бути оцинкованою, і спеціальний процес зварювання з низькою енергією є необхідною умовою успіху. Зварні з'єднання мають хорошу міцність на розрив, корозійну стійкість і стійкість до втоми, а крихка фаза IMP становить менше 2.5 м, що є запорукою запобігання крихкому руйнуванню сталево-алюмінієвих з'єднань.
Decho є професійним постачальником різних алюмінію, сталі, а також алюмінієвих сплавів, виробів зі сталевих сплавів та металевих матеріалів та виробів для спеціальної обробки. Якщо у вас є такі потреби, будь ласка, не соромтеся надсилати повідомлення електронною поштою [захищено електронною поштою] .
