舟山钢合金焊接原理

合金钢具有高强度、高韧性以及良好的综合性能，在工业领域得到广泛的运用。但是，任何金属结构材料的广泛运用不仅取决于其自身的性能特点，而且也依赖于焊接的技术技术水平。但是目前采用的气体保护电弧焊对合金钢进行焊接的方法存在焊缝结构不佳、焊接接头塑性和韧性不足、焊接残余应力大等缺陷。

钢中的铁、锰、铬、镍等元素在液态下能够与铝混合，形成有限固溶体，也会形成金属间化合物，钢中的碳也能与铝形成化合物，但在固态下彼此几乎不相溶。铝和铁在不同含量之间，可形成多种脆性的金属间化合物，其中FeAls脆。对钢与铝的熔接接头的力学性能，包括显微硬度都有明显的影响。另外，由于钢、铝及其合金的热物理性能差别也很大，因此使钢与铝的焊接性变差。

钢与铝及其合金的降低，直接用熔焊工艺几乎是不可能的。用一种热物理性能介于钢与侣之间，而又能与两者冶金相溶的金属或合金作为填充金属来直接熔焊几乎也是不可能的。在生产实践中有涂覆层间接熔焊和中间过渡件间接熔焊法两种。

复合镀层碳钢与铝及其合金的氩弧焊，就是在钢一侧先镀一层铜或银等金属，然后再镀一层锌。焊接时锌先熔化(因焊丝熔点比锌高)，漂浮在液面上。而铝在锌层下与铜或银镀层发生反应，同时铜和或银溶解于铝中，可以形成较好的焊接接头。可使钢一铝焊接接头强度提高到197~213MPa。

焊接材料一一要选择含硅量少的纯铝焊丝，可获得成形的接头。不宜用含镁焊丝（LFS)，因它会强烈促进金属间化合物的增长，不了焊缝接头的强度。焊接方法——焊接时，工件与焊丝、钨极的相对位置。为防钢表面覆层过早烧损，焊道焊缝时，焊接电弧要始终保持在填充金属上面；以后各道焊缝焊接，电弧应保持在填充焊丝和已成形焊缝上，这样可避免电弧直接作用于镀层上。另外使电弧沿铝侧表面移动而铝焊丝沿钢侧移动，使液态铝漫流到复合镀层的钢的坡口表面，也可使镀层不能过早烧损和失去作用。

由于钢的熔点比铝及铝合金的熔点高得多，当铝及铝合金完全熔化时，钢仍处于固态，此时铝及铝合金熔化后表面会形成一层熔点很高的氧化物(Al2O3)， 直接妨碍与钢的熔合，并且铝及其合金中铁的含量达到1.8%时，会形成硬而脆的Al + FeAl3共晶体，随着铁含量的增加和温度升高，不可避免地产生脆性的金属化合物，而大大降低了铝及铝合金的塑性，使焊缝变脆。所以采用熔焊的方法无法使钢与铝及铝合金可靠焊接在一起，通常可以采用摩擦焊和楔焊方法进行钢与铝及铝合金的焊接。

摩擦焊是使受摩擦的铝及铝合金，在局部很小的体积内受热至熔化，与此同时通过加压顶锻，将钢形成的很小一点金属间化合物，从对接处被挤出来与钢很好地焊接起来。

由于与硬质合金相焊的基体材料一般是碳素钢，硬质合金与之相比具有较小的热膨胀系数和较低的热导率，因此焊接时容易出现：焊接裂纹、焊缝脆化、气孔夹渣及氧化等问题。

在其他条件一定的情况下，提高电弧电压，电弧功率相应增加，焊件输入的热量有所增加。但是电弧电压增加是通过增加电弧长来实现的，电弧长度增加使得电弧热源半径增大，电弧散热增加，输入焊件的能量密度减小，因此熔深略有减小而熔深增大。同时，由于焊接电流不变，焊丝的熔化量基本不变，使得焊缝余高减小。