1. Проблемы при сварке разнородных металлов
Некоторые проблемы, присущие сварке разнородных металлов, препятствуют ее развитию, например, состав и характеристики зоны сплавления разнородных металлов. Большинство повреждений в структуре сварки разнородных металлов происходит в зоне сплавления. Из-за различных характеристик кристаллизации сварных швов вблизи зоны сплавления легко образуется переходный слой с плохими эксплуатационными характеристиками и различным составом.
Кроме того, из-за длительного пребывания при высоких температурах диффузионный слой в этой области будет расширяться, что еще больше увеличит неравномерность металла. Кроме того, при сварке разнородных металлов или после термообработки или высокотемпературной эксплуатации часто обнаруживается, что углерод со стороны низколегированного сплава "мигрирует" через границу шва в высоколегированный шов, образуя обезуглероженный слой по обе стороны от линии сплавления. При этом обезуглероженный слой образуется на низколегированной стороне основного материала, а обезуглероженный слой - на высоколегированной стороне шва.
Препятствование и предотвращение использования и развития конструкций из разнородных металлов в основном проявляется в следующих аспектах:
（1）При комнатной температуре механические свойства (такие как растяжение, удар, изгиб и т.д.) зоны сварного соединения разнородных металлов обычно лучше, чем у основного материала, подлежащего сварке, но при высокой температуре или после длительной работы при высокой температуре характеристики зоны соединения уступают основному материалу.
（2） Между аустенитным сварным швом и перлитным основным металлом существует зона мартенситного перехода. Эта зона обладает низкой вязкостью и представляет собой хрупкий слой с высокой твердостью. Это также слабая зона, которая приводит к разрушению и уничтожению компонентов. Она приводит к снижению прочности сварной конструкции. Надежность использования.
（3） Миграция углерода во время послесварочной термообработки или высокотемпературной эксплуатации приводит к образованию науглероженного слоя и обезуглероженного слоя по обе стороны от линии сплавления. Обычно считается, что уменьшение количества углерода в обезуглероженном слое приводит к значительному изменению (как правило, ухудшению) организации и эксплуатационных характеристик участка, что делает его склонным к раннему разрушению во время эксплуатации. Многие высокотемпературные трубопроводы, находящиеся в эксплуатации, или высокотемпературные трубопроводы, проходящие испытания, выходят из строя в обезуглероженном слое.
（4） Разрушение связано с такими условиями, как время, температура и переменное напряжение.
（5） Послесварочная термическая обработка не может устранить распределение остаточных напряжений в зоне соединения.
（6）Неоднородность химического состава.
При сварке разнородных металлов из-за очевидной разницы между металлами с обеих сторон шва и составом сплава во время процесса сварки основной металл и сварочный материал будут плавиться и смешиваться друг с другом. Однородность смешивания меняется в зависимости от процесса сварки. Меняется и степень равномерности смешивания в разных местах сварных соединений, что приводит к неоднородности химического состава сварных соединений.
（7）Неоднородность металлографической структуры.
Из-за неоднородности химического состава сварного соединения после термического цикла сварки в каждой зоне сварного соединения возникают различные структуры, а в некоторых зонах - очень сложные структуры.
（8）Прерывистость работы.
Разница в химическом составе и металлографической структуре сварных соединений приводит к различным механическим свойствам сварных соединений. Прочность, твердость, пластичность, вязкость, ударная вязкость, высокотемпературная ползучесть и долговечность каждого участка сварного соединения сильно отличаются. Эта значительная неоднородность делает поведение различных участков сварного соединения в одинаковых условиях очень разным, появляются ослабленные и усиленные участки, особенно в условиях высоких температур, сварные соединения из разнородных металлов в процессе эксплуатации часто выходят из строя.
2. Характеристики различных методов сварки при сваривании разнородных металлов
Для сварки разнородных металлов можно использовать большинство методов сварки, однако при выборе метода сварки и разработке технологических мероприятий следует учитывать характеристики разнородных металлов. В соответствии с различными требованиями к основному материалу и сварному соединению при сварке разнородных металлов используются сварка плавлением, сварка давлением и другие методы сварки, но все они имеют свои преимущества и недостатки.
（1）Сварка плавлением
Методы сварки плавлением широко используются при сварке разнородных металлов. Обычно используются такие методы сварки плавлением, как дуговая сварка электродом, дуговая сварка под флюсом, дуговая сварка в газовой среде, электрошлаковая сварка, плазменная дуговая сварка, электронно-лучевая сварка, лазерная сварка и т.д. Для того чтобы уменьшить разбавление, снизить коэффициент плавления или контролировать количество плавления различных металлических материалов основы, обычно используется электронно-лучевая сварка, лазерная сварка, плазменно-дуговая сварка и другие методы с более высокой плотностью энергии источника тепла.
Для уменьшения глубины проплавления можно использовать такие технологические приемы, как дуга косвенного нагрева, качающаяся сварочная проволока, ленточный электрод и дополнительная сварочная проволока без тока. Но в любом случае, пока речь идет о сварке плавлением, часть основного металла всегда будет вплавляться в шов и вызывать разжижение. Кроме того, будут образовываться интерметаллические соединения, эвтектика и т.д. Чтобы уменьшить эти негативные последствия, необходимо контролировать и сокращать время пребывания металла в жидком или высокотемпературном твердом состоянии.
Однако, несмотря на постоянное совершенствование и улучшение методов сварки плавлением и технологических мер, все еще трудно решить все проблемы при сварке разнородных металлов, поскольку существует множество видов металлов, требования к эксплуатационным характеристикам разнообразны, а формы соединений различны, и во многих случаях это все еще необходимо. Используйте сварку давлением или другие методы сварки для решения проблемы сварки конкретных соединений разнородных металлов.
（2）Сварка под давлением
Большинство методов сварки давлением предусматривают только нагрев свариваемого металла до пластичного состояния или даже без нагрева, а в качестве основной функции применяют определенное давление. По сравнению со сваркой плавлением, сварка давлением имеет определенные преимущества при сварке соединений разнородных металлов. Если форма соединения позволяет, а качество сварки удовлетворяет требованиям, то сварка давлением часто является более разумным выбором.
Во время сварки под давлением поверхность разнородных металлов может быть расплавлена или нет, но из-за эффекта давления, даже если на поверхности есть расплавленный металл, он будет сжат и разряжен (например, сварка пламенем и сварка трением), лишь в некоторых случаях после сварки под давлением остается металл, который был когда-то расплавлен (например, точечная сварка).
Поскольку сварка давлением не нагревается или имеет низкую температуру нагрева, она позволяет уменьшить или избежать негативного влияния термоциклирования на свойства основного металла и предотвратить образование хрупких интерметаллических соединений. Некоторые виды сварки давлением могут даже выдавливать образовавшееся интерметаллическое соединение из шва. Кроме того, не возникает проблем с изменением свойств металла шва, вызванным разбавлением при сварке под давлением.
Однако большинство методов сварки давлением предъявляют определенные требования к форме соединения. Например, при точечной, шовной и ультразвуковой сварке необходимо использовать нахлесточные соединения; при сварке трением хотя бы одна деталь должна иметь сечение вращающегося тела; сварка взрывом подходит только для соединений большой площади и т.д. Оборудование для сварки давлением пока не пользуется популярностью. Все это, несомненно, ограничивает область применения сварки давлением.
（3）Другие методы
Помимо сварки плавлением и сварки давлением, существуют некоторые методы, которые можно использовать для сварки разнородных металлов. Например, пайка - это метод сварки разнородных металлов между паяльным материалом и основным металлом, но здесь рассматривается более специальный метод пайки.
Один из методов называется сваркой плавлением и пайкой, которая называется сваркой плавлением для основных материалов с низкой температурой плавления в соединениях разнородных металлов и пайкой для основных материалов с высокой температурой плавления. Обычно в качестве присадочного металла для пайки используется тот же металл, что и для основного материала с низкой температурой плавления. Таким образом, процесс пайки между припоем и основным металлом с низкой температурой плавления представляет собой процесс сварки плавлением того же металла, и особых сложностей не возникает.
Процесс пайки между присадочным металлом и основным металлом с высокой температурой плавления не приводит к расплавлению или кристаллизации основного металла, что позволяет избежать многих проблем со свариваемостью, но присадочный металл должен хорошо смачивать основной металл.
Другой метод называется эвтектической пайкой или эвтектической диффузионной пайкой. Он заключается в нагреве поверхности контакта разнородных металлов до определенной температуры, чтобы оба металла образовали низкоплавкую эвтектику на поверхности контакта. Низкоплавкая эвтектика при этой температуре жидкая и, по сути, становится своеобразным неплавящимся припоем. Метод пайки.
Разумеется, для этого необходимо, чтобы между двумя металлами образовалась эвтектика с низкой температурой плавления. При диффузионной сварке разнородных металлов материал промежуточного слоя добавляется, нагревается под очень низким давлением, чтобы расплавить материал промежуточного слоя, или находится в контакте со свариваемым металлом, чтобы сформировать эвтектику с низкой температурой плавления. Все материалы промежуточного слоя диффундируют в основной материал и гомогенизируются, что позволяет формировать соединения разнородных металлов без промежуточных материалов.
При этом методе в процессе сварки появляется небольшое количество жидкого металла. Поэтому его также называют сваркой с переходом через жидкую фазу, а их общей особенностью является отсутствие литой структуры в соединении.
Нравится эта страница? Поделитесь этим с друзьями!
