浸没电弧焊接

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选择填料合金的冶金考虑因素

有许多焊接过程,使用填充合金以包括产生所需冶金的各种原因将金属加入焊接池中,允许使用适当的焊接工艺配置,产生合适的焊接轮廓,并产生强焊接。虽然所有问题都很重要和相互关联,但在本通讯中,我们将专注于控制焊接化学以产生所需的融合区属性的冶金考虑。

常规电弧焊接工艺如GTAW,GMAW和Smaw使用填料合金,其形式或杆的形式被添加到焊接水坑中,因为焊缝沿着接缝进行了进展。填料合金与熔融基材的熔融基材混合,其由焊接几何/过程决定,并产生独特的融合区化学。在激光焊接中,在形式或导线中添加填料是典型的,而是在激光钎焊期间用作选项。如果在激光焊接中优选使用填料,则可以沿着焊缝预先放置填料以形成导线或预成型的插入件。表面电镀也可以充当填料,应该适当考虑。

焊缝的一个关键特性是,在融合区中不应产生裂缝,因为即使小裂缝也有可能随时间生长并导致失败。在试图避免裂缝时,融合焊接的挑战是在焊接之前可能看起来是均匀的基础材料,在熔化和凝固过程中偏离,并且可以沿着导致裂化的晶界推动杂质元素。用于避免这种缺陷的技术取决于焊接的合金系统。例如,在奥氏体不锈钢中,如果焊缝在完全奥氏体相中凝固,则融合熔化件易于破裂。溶液是加入填料,使凝固行为转换,使得焊接金属具有3-5%铁氧体;铁氧体的存在通过多种机制来减轻裂缝,包括铁氧体中杂质元素的溶解度较高,形成折磨晶界曲线,这使得裂缝难以生长。

当焊接化学无意中无意中添加杂质时,裂缝也可以形成,因为焊接化学镀Ni电镀部件时,杂质。电镀Ni镀有3-15%的磷,形成低熔化的共晶和偏缘作为焊接冷却的晶界。在这种情况下,优选电解Ni电镀,因为它在纯Ni上组成。在铝合金系统中处理类似的问题,但在它们的情况下,合金元件在基础金属中有意添加,以提供某些材料特性;然而,大多数这些添加剂使合金容易焊接裂缝。该溶液是通过填料合金加入大量的第二相块元素以产生足够的液相,该液相将在凝固过程中填充所有裂缝。典型的例子是在焊接6061Al(0.4-0.8%Si,0.8-1.2%Mg)时使用4043填料合金(4.5-6.0%Si)。通过填料合金加入过量的Si允许形成具有足够的体积和流动性的较低熔点的共晶液以密封所有裂缝。

在诸如可以具有诸如轧机氧化物的表面杂质的碳钢等系统中,填充合金必须与氧气粘合并升到表面,使得融合区本身不含氧化物夹杂物,可以影响韧性融合区的强度和延展性。添加到用于与氧键合的填充合金的元素称为脱氧剂,通常包括锰,硅和铝。硅提供增强焊接金属流动性的增加的益处,有助于润湿融合区的脚趾。

在不同的材料焊接应用中,例如将304不锈钢焊接到碳钢,两个母体金属可能不脆,但混合物可能导致脆性融合区的马氏体。在这种情况下,使用的填充合金如309L,必须将熔融混合物组合物安全地远离马氏体区域移动到奥氏体/铁氧体区。如果优选没有铁氧体的焊接区,则可以使用诸如307的合金,其具有较高百分比的锰,即使在没有铁氧体的情况下也可以抵抗裂缝。当焊接HSLA钢时,可能需要使用填充合金和焊接条件时避免吸收氢气进入熔融金属时的焊接脆性的类似担忧。氢气,如果存在于融合区中,可以扩散到任何小缺陷并迅速将它们迅速生长到故障;被称为氢脆。

融合区的另一个方面是梯度冷却,其可以导致大的细长晶粒,其可以导致焊接区域在机械弯曲期间易受颗粒分离的影响。为了避免过量的晶粒生长,填充合金通常具有少量的添加元素,称为晶粒细胞,产生更小和更平衡的晶粒。例如,2319A1用作焊接2219A1的填料,并且实际上与2219相同,除了用作晶粒精制器的稍高的Ti含量。

阳极焊接后焊接的视觉外观是焊接6061 al的常见问题,并且在那些更适合4043的5xxx系列填充合金中的情况下均为良好的表面颜色匹配。5xxx系列合金的另一个益处是焊缝比用4043制成的焊缝更强。然而,如果焊缝暴露在温度下,则大于3%Mg的填充合金的潜在缺点是易受SCC(应力腐蚀裂缝)的影响长期超过150°F。妥协选项是使用5554,其中含有少于3%的mg,但也有点弱。

显然是在评估填料金属合金的适用性时需要考虑多种冶金因素。焊接工程师在选择过程中将在众所周知的绘​​图板上花费额外的时间,以避免在QC实验室诊断后智能问题的核心实验室中的长时间。

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