激光焊接技術(shù)解決焊接工作中的難點
發(fā)布時間:2014-04-16 | 來源:星鴻藝激光焊接運營部 | 分享:
激光焊接技術(shù)解決鋼-鋁焊接存在的難點
鋼-鋁焊接存在一定困難,兩者物理參數(shù)上,密度、熔沸點、熱導(dǎo)率、線膨脹系數(shù)等相差懸殊。焊接難以得到優(yōu)良焊縫。這種難點的根源主要是鋼、鋁及鋁合金材料中的主要元素Fe和Al的物理參數(shù)、力學(xué)參數(shù)、品格參數(shù)、組織結(jié)構(gòu)相差甚遠。懸殊較大的熱導(dǎo)率、線膨脹系數(shù)使焊接過程中接頭處變形嚴重,并且存在很大的焊接應(yīng)力,易導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生;Fe、Al品格結(jié)構(gòu)上存在較大差異,如表2所示。鐵在鋁中的。固溶度幾乎為0(在225~600℃,鐵在鋁中的固溶極限為0.01%~0.022%),F(xiàn)e與Al易形成FeAl2、FeAl3、Fe2Al5等一系列硬而脆的金屬間化合物,導(dǎo)致焊接接頭塑韌性降低。另外,焊接過程中Al母材表面形成難熔的Al2O3氧化膜,并且熔池溫度越高,表面氧化膜越厚。這種氧化膜既能形成焊縫夾渣,又直接影響焊縫金屬的熔合,導(dǎo)致焊縫塑性差、承載能力低、抗沖擊能力差。
激光焊熱量集中,熱源能準確控制,應(yīng)力應(yīng)變小,因此激光焊與其他方法相比,更適合于鋼、鋁異種材料的焊接。
激光對材料結(jié)合部的加熱溫度允許在鋁材與鋼材的熔點之間,當加熱溫度高(可至800℃左右)時,鋁熔體對鋼表面有較好的潤濕性,但過高會抑制濕潤性。經(jīng)能譜(EDS)分析,所得焊縫中的組織以Fe3Al、FeAl、FeAl3和Fe2Al5為主,金屬間化合物層中厚30μm處未發(fā)現(xiàn)組織裂紋。
離焦量是激光聚焦后光斑與材料表面的距離。光斑位于材料上方時為正離焦,反之為負。采用負焦量時更易獲得高質(zhì)量的焊縫且最佳離焦位于焊縫深度1/3處,焊縫能達最大焊深。保護氣體的作用是包圍焊池防止其氧化,并適當加速焊縫的冷卻,減小焊縫熱影響區(qū)寬度。
以高能激光束焊接可降低熱輸入,減少金屬間化合物層的厚度。另外,釬劑中的Zn作為過渡層,增加了鋁對鋼的潤濕性,進一步減小了金屬間化合物層厚度。
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