Hai yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hàn thép và nhôm
Thép và nhôm có các tính chất lý hóa khác nhau như nhiệt độ nóng chảy, hệ số giãn nở nhiệt, mô đun đàn hồi, ... Khi hàn thép và nhôm bằng quá trình hàn gia công nóng sẽ gặp nhiều vấn đề, đó là nhôm và thép dễ bị tạo thành các pha IMP (Pha kim loại) rất cứng và giòn, nhiệt hàn đầu vào càng lớn thì càng tạo ra nhiều pha IMP. Giai đoạn giòn này phá hủy nghiêm trọng độ bền tĩnh và động của khớp và làm giảm độ dẻo của khớp. Sự khác biệt vật lý chính của chúng như sau:
Thép có thể làm nóng chảy một phần nhôm ở trạng thái rắn, nhưng khi hàm lượng nhôm vượt quá 12%, cấu trúc tinh thể thay đổi cơ bản, tạo thành hỗn hợp FeAL (mạng) và Fe250Al (mạng) rất cứng (520-3hv) và dễ vỡ. Nếu hàm lượng nhôm trong hỗn hợp Fe2Al, Fe2Al5 và FeAl3 càng được tăng lên thì sẽ tạo ra độ cứng cao hơn (600-1100 HV) và độ giòn cao hơn. Vật liệu mỏng manh này là kết quả của sự khuếch tán của thép trong nhôm hoặc nhôm trong thép. Khi thế điện hóa của hai vật liệu khác nhau, sự khuếch tán phân tử xảy ra để bù đắp cho sự khác biệt về điện thế. Sự khác biệt tiềm năng càng lớn (E ~ 1.22v của thép và nhôm), xu hướng khuếch tán càng lớn.
Tuy nhiên, khi độ dày của pha giòn IMP của mối hàn nhỏ hơn 10m, thì độ giòn của nó trở nên ít quan trọng và rõ ràng hơn. Lúc này, hiệu suất của phôi chủ yếu phụ thuộc vào độ dẻo của đế. Ăn mòn là một vấn đề lớn khác, vì thế điện hóa của hai vật liệu này hoàn toàn khác nhau, dẫn đến điện phân (tương đương với pin), trong khi điện thế của nhôm rất thấp, và điện cực âm sẽ bị ăn mòn khi điện phân. Tóm lại, việc hàn thép và nhôm cần đáp ứng hai yêu cầu:
- Độ dày pha IMP tại mối nối <10 m
- Ngăn chặn sự ăn mòn của kim loại cơ bản sau khi hàn
Để đáp ứng được hai yêu cầu này, cần phải có quá trình đầu vào nhiệt thấp, sau đó cần phải xử lý chống ăn mòn đường hàn hoặc dây hàn đặc biệt.
Công nghệ CMT (Cold Metal Transfer) được phát triển trên cơ sở truyền ngắn mạch và nhiệt lượng đầu vào thấp hơn nhiều so với hàn GMAW thông thường. Quá trình xảy ra là: hồ quang cháy, và dây bị đẩy về phía trước cho đến khi giọt nước ngắn lại. Lúc này, tốc độ ăn dây bị đảo ngược, dây được kéo ngược lại, dòng điện và điện áp gần như bằng không. Sau khi vòng tiếp theo được hình thành, hồ quang sẽ được kích hoạt lại và quá trình chuyển giọt bắt đầu lại trước khi dây được kết nối lại. Tần số trung bình của chuyển động phản hồi / phản hồi này cao tới 70 Hz.
Một ví dụ thành công dựa trên việc hàn thép mạ kẽm và nhôm. Thí nghiệm hàn như sau: độ dày của nhôm là 0.83 mm, chất độn là vật liệu nhôm-silicon, và đường hàn được hình thành trên bề mặt của thép bằng cách nấu chảy nhôm và kẽm. Một thử nghiệm cơ bản 1 mm được thực hiện tại điểm nối của thép và nhôm. Bảng sau đây là cường độ trung bình của thử nghiệm.
Sự mất sức bền của vùng ảnh hưởng nhiệt trong quá trình truyền kim loại nguội là không thể tránh khỏi. Trong quá trình hàn và nhiệt luyện hợp kim nhôm, độ bền của vùng ảnh hưởng nhiệt mất đi 30-40% do sự kết tủa của các tinh thể để tạo thành cấu trúc tinh thể hỗn hợp. Do đó, vùng ảnh hưởng nhiệt của mối nối là phần yếu nhất của mối nối, và độ bền kéo tối thiểu bằng khoảng 60% của vật liệu làm từ nhôm. Đối với hợp kim nhôm cứng tự nhiên, độ bền của vùng ảnh hưởng nhiệt cũng bị giảm do tái kết tinh. Sự giảm độ bền liên quan đến nhiệt đầu vào trong quá trình tiền xử lý và hàn, và sự đứt gãy chủ yếu xảy ra ở vùng ảnh hưởng nhiệt.
Dữ liệu thử nghiệm cho thấy có thể hàn thép và nhôm, nhưng thép phải được mạ kẽm và quy trình hàn năng lượng thấp đặc biệt là điều kiện tiên quyết để thành công. Mối hàn có độ bền kéo tốt, chống ăn mòn và chống mỏi, pha giòn IMP dưới 2.5m, đây là chìa khóa để ngăn ngừa sự gãy giòn của mối nối thép-nhôm.
Decho là nhà cung cấp chuyên nghiệp các sản phẩm nhôm, thép cũng như hợp kim nhôm, hợp kim thép và các sản phẩm và vật liệu kim loại được xử lý đặc biệt, nếu bạn có nhu cầu xin vui lòng liên hệ email [email được bảo vệ] .
