异种金属焊接问题及焊接工艺研究

陈宁

摘要：随着我国工业的不断发展，异种金属焊接得到了广泛的普及和应用。异种金属焊接是制造加工行业中的重要环节，不过考虑到行业中制造产品零件数量种类繁多，加工过程范围过于广泛。因此，必须对其加工技术质量内容进行分析，了解焊接工艺对零部件整体性能的影响。基于此，本文首先分析了异种金属的焊接特点，然后探讨了当前异种金属焊接的常见技术问题，最后提出异种金属焊接工艺措施。希望通过本文研究，能够为相关人士提供参考。

关键词：异种金属；焊接；问题；工艺

引言

当前，我国的科学技术水平不断提高，各种新设备、新技术、新工艺应运而生，随之对我国的工程构件的质量提出了更高的要求。但是在进行工程施工时，不论是哪一种材料，都不可能全面满足施工的需求。为了能够满足施工的需求，人们开始将不同的材料进行有效融合，让这些材料的性能得到了充分的发挥。同时还能够有效替代贵重金属，减少不必要的经济投入，最终提升企业的经济效益。

一、异种金属的焊接特点

（1）在进行异种金属焊接时，性能最低的一个位置就是接头的熔合区。大部分的焊接结构之所以被破坏，也基本都是因为熔合区出现了问题；（2）焊接接头出现的裂纹一般有两种：第一种是冷裂纹，其产生的原因主要是焊接应力、氢的作用以及金属淬硬倾向三者的共同合力。第二种是热裂纹，在高合金钢的焊缝中最容易产生的一种裂纹。由于焊缝里面还保留着没有成功结晶的低熔点的共晶体液膜，在应力的作用之下，直接产生了裂纹；（3）碳的迁移。温度、化学成、时间等因素都会影响碳迁移。出现这种问题，在一定程度上会降低接头的高温机械性能，增加断裂的情况，缩短了高温使用寿命。

二、异种金属焊接的常见技术问题

在异种金属焊接过程中会遇到各种常见技术问题，具体来讲以下分析四点：（1）异种金属在焊接过程中会出现夹渣问题。具体来讲就是在焊接母材上形成一层氧化膜，氧化膜的存在会直接增加两种金属之间的融合难度，而氧化膜本身也会伴随温度升高逐渐便后。另外，在金属熔池表面还会产生一层氧化膜，伴随金属熔池生产加热温度逐渐升高，它会影响到液态金属的融合成效，导致最终产生大量夹渣影响异种金属焊接；（2）在实施焊接接头焊接过程中，容易出现接头裂纹问题，其中裂纹还包括了热裂纹与冷裂纹。冷裂纹是在焊接应力作用条件下直接产生的，而热裂纹则产生于高合金钢焊缝，就某些纯奥氏体组织而言是最容易产生热裂纹的。所以在针对纯奥氏体组织金属进行焊接过程中必须分析金属中可能存在的大量未结晶低熔点共晶体液膜，这些液膜容易在应力作用下产生裂纹影响异种金属焊接质量，必须加以重视；（3）碳迁移显现问题不容忽视，它也是异种金属焊接过程中比较常见的问题之一。碳迁移现象的出现会直接导致高温机械性能严重下降，甚至影响到机械内部的化学组成成分，严重时导致高温状态下不同金属断裂失效，大幅度降低了金属的高温使用可能性与使用寿命；（4）异种金属由于性质性能各不相同。因此，在焊接过程中容易出现接头位置差异问题，例如，焊接接头部分的可塑性、耐高温性、硬度、韧性等等都是必须加以分析的指标。如果不对这些参数指标进行分析，很可能出现焊接接头不均匀的状况，导致日后异种金属生产产品出现应用偏差。

三、异种金属焊接工艺措施

在实施异种金属焊接之前，还需要明确异种金属彼此之间不尽相同的物理性质，其中就包括了密度、熔点、热膨胀系数等等指标。在异种金属焊接之前必须做好各项事前准备，并针对金属焊接的缺陷制定相应焊接计划，确保金属融合效果到位。（1）对焊接材料的分析。考虑到异种金属焊接是将不同金属焊接连接到一起。因此，在选择焊接材料过程中必须充分考虑到不同金属的不同成分与性能，再考虑接头可能存在的缺陷问题，根据接头缺陷情况合理选择焊接材料。如果异种金属焊接接头缺陷不明显，则必须要采用倒韧塑性相对较高的材料；（2）对焊接方法的选择。要正确选择异种金属焊接方法，主要是根据金属材料的基本特性进行选择，满足焊接性与工艺焊接性两点内容。；例如，在对铝合金与钢两种金属材料进行压焊过程中，需要注意焊接过程中两种金属之间产生硬度偏高的化合物，再加之两种金属之间的物理性质是不同的。因此，容易造成压焊过程中金属发生高塑性变形情况，最终产生硬度偏高的化合物，而异种金属复合板性能也会因此下降。因此，可考虑采用轮压方法进行焊接，该方法可有效提高钢与铝合金二者之间的接触力度，同时提升二者之间的热传导速率，而利用该方法也可最大限度延展金属强度。这里可考虑采用不同功率的激光压焊方法，如此可产生不同等级压力，最大限度提高异种金属焊接接头强度；（3）对工艺参数的选择。最后要合理化选择工艺参数，有效保证焊接接头质量。工艺参数方面就包括了焊接电流电压等级、焊接直径以及焊接速度等等，合理把握不同焊接参数，发现不同焊接参数之间所产生的相互影响效果。例如焊接电流在增大后就会导致异种金属焊接输入热量的不断增大，相对应的整个金属热影响区范围也会相应大幅度增加；（4）对坡口角度的分析。根据母材厚度与熔合比进行选择，如果坡口角度偏大，熔合比就会相应减小，争取较小的熔合比也是异种金属焊接工艺所追求的；（5）对过渡层的采用。在进行异种金属焊接之前，需要在一种金属的坡口堆焊一层厚度适当的过渡层，如此可有效消除扩散层，并减少异种金属熔合区域所可能产生的裂纹倾向；（6）焊前与焊后处理的分析。在焊前需要做好预热，有效降低焊接接头所存在的淬火裂纹倾向，在预热温度分析过程需要对母材的淬火倾向大小与焊接金属合金化程度进行分析。在焊接后需要再进行一步热处理，目的是为了提高接头淬硬区域的塑性，并减小焊接应力水平，同时避免引发焊接裂纹以及焊接碳迁移现象问题。

结语：

综上所述，焊接异种金属能够满足某些工程结构的性能需求，替代昂贵的金属，降低施工成本，给企业带来更大的经济效益。因此，在开展实际的焊接工作时，工作人员要不断提升自身的专业技能，对焊接过程中经常出现的问题进行总结，制定相应的结局策略，最终才能有效提升异种金属的焊接质量。

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作者简介：陈宁（1983年12月8日），男，汉族，内蒙古呼伦贝尔市人，专科，研究方向：焊接。