先進自適應控制熔化極氣體保護焊焊接工藝

先進自適應控制熔化極氣體保護焊焊接工藝

刊名：Journal of Engineering Manufacture（英）

刊期：2014年第14期

作者：Belinga Mvola et al

編譯：朱會

介紹了應用于異種材料焊接的先進自適應熔化極氣體保護焊焊接工藝，提出了改進焊接工藝的相關參數。

異種有色金屬材料的焊接需要不同的焊接標準、基底原料特性（母材特性）、電極以及焊接工藝。采用先進的自適應熔化極氣體保護焊焊接異種金屬（如S3455和高強度鋼）時，機械手的使用可以使焊接部分具有較好的微觀結構和物理性質。當使用熔化極氣體保護焊焊接鐵素體不銹鋼（STS441）和碳鋼（SS400）時，其焊縫與鐵素體不銹鋼具有相同的高溫抗拉強度，并且在界面生成的馬氏體對焊縫的高溫抗拉強度幾乎沒有影響。

優(yōu)化自適應控制熔化極氣體保護焊的焊接參數（如允許電流、電壓、電極進給率和觸頭與組件的工作距離）可以提高異種金屬焊接的可行性。通過改善熔融控制，減少合金元素（如P、S和C）的遷移可以改善焊接可行性。控制合金的熔融有利于高合金鋼與不銹鋼、淬火鋼與鐵素體鋼的異種焊接。

Mg/Al異種金屬可以使用純Cu作為填料，通過冷金屬過渡技術進行焊接，并可形成各種Al-Cu金屬間化合物，接頭強度為34.7MPa，且在熔融區(qū)域Mg構件熔融會提高焊接處的顯微硬度值。采用先進的熔化極氣體保護焊可成功焊接AZ31鎂合金和2B50鋁合金。在焊接Al和Mg合金時，將Zn箔作為中間層可以防止宏觀裂紋的產生。

異種有色金屬和黑色金屬之間的焊接是很困難的，因為它們的二元相圖顯示具有很少的固態(tài)復合物。傳統的熔化極氣體保護焊能夠焊接不同的有色金屬，但保證不了焊接接頭的質量。控制不足使合金在焊接過程達不到有色金屬（如Al/Fe）間的窄溶解度范圍。采用先進的熔化極氣體保護焊能夠增強對焊接過程的控制使其滿足焊接參數要求，而且能夠明顯降低金屬間化合物的形成。

異種金屬Al與Zn涂層鋼板可以使用改進的交流脈沖惰性氣體保護焊–釬焊進行無縫隙焊接。在進行無縫焊接的過程中，能夠在鋼和焊縫金屬的交界面上形成金屬間化合物相。其中，金屬間化合物層的厚度和成分隨焊接熱輸入的變化而變化。焊接異種金屬時，建議采用對碳鋼影響盡可能小的焊接工藝，并能夠最大限度地減少過渡區(qū)和熱影響區(qū)寬度的焊接技術。

焊接有色金屬和黑色金屬時，選擇焊接工藝是關鍵因素。焊接熱輸入影響熔融和合金元素的遷移，而具有更大靈活性和適應性的熔化極氣體保護焊可以降低熔融和由熱膨脹系數差異造成的殘余應力。