钢与有色金属的焊接.doc

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1、此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除钢与有色金属的焊接异种金属结构中最常用的材料是钢，钢具有一系列优良的性能，如力学性能、焊接性、热稳定性等。铝、铜、镍、钛等有色金属具有良好的耐蚀性、较高的比强度以及在低温下能保持良好力学性能等特点，在航空、汽车、电工、化工、国防等工业部门被广泛采用。钢与有色金属焊接构成的异种结构具有优良的导电、导热及耐蚀等性能，并且在节约材料、合理利用资源方面起到重要的作用。因此，钢与有色金属的连接具有十分重要的意义。1.      钢与铝及铝合金的焊接近年来，在国外工业生产中，采用“钢+铝”双金属焊接结构的产品越来越多。由于铝及铝合金的密度、比强度高

2、，且具有良好的导电性、导热性和耐蚀性，为了充分发挥材料的固有性能和节省材料，将钢与铝及铝合金焊接成为异种金属结构，具有独特的优势和良好的经济效益。1.1       焊接特点铁与铝既可以形成固溶体、金属间化合物，又可以形成共晶体。铁在固态铝中的溶解度极小，室温下铁几乎不溶于铝，所以含微量铁的铝合金在冷却过程中会产生金属间化合物FeAl3。随着含铁量的增加，相继出现Fe2Al、Fe2Al7、Fe2Al5、Fe2Al2和FeAl等，其中Fe2Al5的脆性最大。钢与铝及铝合金的物理性能对比见表1。由于在铝合金中的铁总是以金属间化合物形式存在，其存在会影响铝的力学性能和焊接性能。铝中加

3、入铁会提高强度和硬度，降低塑性，增大脆性，对焊接性影响严重。并且铝在铁中的溶解度比铁在铝中的溶解度在很多倍，含大量铝的钢，具有某些良好的性能（如抗氧化性），但含铝量超过5%以上时具有较大的脆性，严重地影响焊接性。（1）熔焊特点钢与铝及铝合金的物理性能相差很远，这给两者之间的焊接造成了困难。焊接时低熔点的铝先熔化，此时钢件仍处在固体加热状态；钢与铝的线膨胀系数相差悬殊，焊接过程中接头处会产生很大的热应力，增加了裂纹倾向；此外，铝高温时容易氧化，能形成高熔点的氧化膜（Al2O3），Al2O3既能形成焊缝夹渣，又直接影响焊缝的熔合，是铝焊接中的主要问题之一。钢与铝及铝合金熔焊时，一般

4、采用氩弧焊、电子束焊以及气焊等焊接方法。要想获得良好的接头，必须保证在接头上不产生金属间化合物。熔焊时，必须在钢表面镀一层过渡金属，此金属与铝要有很好的结合性，才能形成良好的焊接接头。为解决钢与铝熔焊时的困难，常采用的工艺措施有以下几种。此文档仅供学习与交流此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除①在钢表面镀上与铝相匹配的第三种金属，如锌、银等，厚度约30～40μm作为过渡层，钢侧为钎焊，铝侧为熔焊。②对接焊时，使用K形坡口，坡口开在钢材侧。焊接热源偏在铝材一侧，以使两侧受热情况均衡，防止镀层金属蒸发。③使用气体保护进行焊接，如采用氩弧焊。（2）压焊特点钢与铝采用摩擦焊、超声

5、波焊、扩散焊和冷压焊等压焊方法进行焊接，也可以得到良好的接头，但这些焊接方法有一个共同的缺点，就是焊件的形状受到一定的限制。压焊有利于钢与铝及铝合金的焊接，焊前必须彻底清理连接表面，消除氧化物及薄膜，同时要保证接头处变形量在70%～80%以上。为了得到更好的焊接接头，也可在钢母材金属表面先镀一层Zn、Cu或Ag。碳钢与纯铝的冷压焊接头，强度可达80～100MPa；18-8奥氏体不锈钢与Al-Mg合金的接头强度可达200～300MPa。采用摩擦焊时，为防止产生金属间化合物，应尽量缩短接头的加热时间并施加较大的挤压力，以便将可能形成的金属间化合物挤出接头区。但加热时间不能过短，以免

6、塑性变形量不足而不能形成完全结合。表1钢与铝及铝合金的物理性能对比材料熔点/℃热导率/W.m-1.K-1密度/g.cm-3线膨胀系数/10-6.K-1电阻率/10-6.Ω.cm钢碳钢Q235150077.57.8611.761.5不锈钢1Cr18Ni9Ti145016.37.9816.67.4铝及铝合金纯铝1060(L2)658217.72.70242.66防锈铝5A03(LF3)610146.52.6723.54.96防锈铝5A06(LF6)580117.22.6424.76.73防锈铝3A21(LF21)643163.32.7323.23.45硬铝2A12(LY12)502

7、121.42.7822.75.79硬铝2A14(LD10)510159.12.8022.54.301.2       钢与铝及铝合金的熔化焊（1）钢与铝及铝合金的氩弧焊①碳钢Q235与防锈铝的氩弧焊碳钢与铝的常用钨极氩弧焊进行焊接，焊接时采用直径3mm的钨电极，随着工件厚度的增加，焊接电流、焊接电压也相应的增加，焊接中填充金属采用Ni-Zn-Si系合金。Q235碳钢与防锈铝LF6氩弧焊的工艺参数见表2。表2Q235碳钢与防锈铝LF6氩弧焊的工艺参数被焊材料厚度/mm电极材料、直径/mm焊接电