ทักษะการเชื่อมเหล็กและอลูมิเนียมและโลหะผสม

(1) ความสามารถในการเชื่อมของเหล็กกล้าและอะลูมิเนียมและโลหะผสม

เหล็ก แมงกานีส โครเมียม นิกเกิล และธาตุอื่นๆ ในเหล็กกล้าสามารถผสมกับอะลูมิเนียมในสถานะของเหลวเพื่อสร้างสารละลายของแข็งจำกัด และยังก่อตัวเป็นสารประกอบระหว่างโลหะด้วยคาร์บอนในเหล็กกล้ายังสามารถเกิดสารประกอบกับอะลูมิเนียมได้ แต่แทบจะไม่เข้ากันในสถานะของแข็งละลาย.ระหว่างอลูมิเนียมและเหล็กที่มีปริมาณต่างกัน สามารถเกิดสารประกอบระหว่างโลหะที่เปราะได้หลากหลายชนิด ซึ่ง FeAls นั้นเปราะที่สุด

มีผลกระทบอย่างมากต่อคุณสมบัติเชิงกลของรอยเชื่อมของเหล็กและอะลูมิเนียม รวมถึงความแข็งระดับไมโครนอกจากนี้ เนื่องจากคุณสมบัติทางอุณหพลศาสตร์ของเหล็ก อะลูมิเนียม และโลหะผสมแตกต่างกันมาก ความสามารถในการเชื่อมของเหล็กและอะลูมิเนียมจึงด้อยลง

(2) กระบวนการเชื่อมเหล็กและอลูมิเนียมและโลหะผสม

จากการวิเคราะห์ความสามารถในการเชื่อมเหล็ก-อะลูมิเนียมดังกล่าวข้างต้น แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะลดการลดลงของเหล็กและอะลูมิเนียมและโลหะผสมด้วยการเชื่อมฟิวชันโดยตรง

แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะใช้โลหะหรือโลหะผสมที่มีคุณสมบัติทางกายภาพทางความร้อนอยู่ระหว่างเหล็กและอะลูมิเนียม ซึ่งทั้งสองอย่างนี้สามารถเข้ากันได้ทางโลหะวิทยาเป็นโลหะตัวเติมสำหรับการเชื่อมโดยตรง

ในทางปฏิบัติการผลิต มีสองวิธี: การเชื่อมฟิวชั่นโดยอ้อมในชั้นเคลือบและการเชื่อมฟิวชั่นทางอ้อมของชิ้นส่วนเปลี่ยนผ่านระดับกลาง

1) วิธีการเชื่อมทางอ้อมของชั้นเคลือบ ก่อนเชื่อมเหล็กและอลูมิเนียม โลหะหนึ่งหรือหลายชั้นที่สามารถหลอมโลหะด้วยโลหะตัวเติมที่เหมาะสมจะถูกเคลือบล่วงหน้าบนพื้นผิวของเหล็กเพื่อสร้างชั้นเคลือบก่อน จากนั้น ใช้วิธีการเชื่อมอาร์กด้วยแก๊สทังสเตน เป็นวิธีการเชื่อมเหล็กเคลือบกับอะลูมิเนียม

พิสูจน์โดยการปฏิบัติและการทดสอบ:

ชั้นเคลือบชั้นเดียวสามารถป้องกันการเกิดออกซิเดชันของโลหะพื้นฐานได้เท่านั้น แต่ไม่สามารถป้องกันการเกิดสารประกอบระหว่างโลหะได้ และความแข็งแรงของรอยต่อยังต่ำมากดังนั้นการเชื่อมอาร์กอนของเหล็กและอลูมิเนียมควรดำเนินการด้วยการเคลือบคอมโพสิต

วัสดุโลหะที่ใช้เคลือบมีหลายชนิด เช่น Ni, Cu, Ag, Sn, Zn เป็นต้นวัสดุโลหะเคลือบจะแตกต่างกัน และผลลัพธ์หลังจากการเชื่อมก็แตกต่างกันเช่นกันรอยแตกนั้นง่ายต่อการก่อตัวบนวัสดุเคลือบ Ni, Cu, Ag;การเคลือบคอมโพสิต Ni, Cu, Sn ดีกว่าการเคลือบคอมโพสิต Ni, Zn มีผลดีที่สุด

การเชื่อมอาร์กอนของเหล็กกล้าคาร์บอนและอะลูมิเนียมเคลือบคอมโพสิทและโลหะผสมนั้นต้องเคลือบชั้นโลหะ เช่น ทองแดงหรือเงินที่ด้านเหล็กก่อน แล้วจึงเคลือบชั้นสังกะสีเมื่อทำการเชื่อม สังกะสีจะละลายก่อน (เนื่องจากจุดหลอมเหลวของลวดเชื่อมสูงกว่าสังกะสี) และลอยอยู่บนผิวของเหลว

อะลูมิเนียมทำปฏิกิริยากับทองแดงหรือเงินที่ชุบใต้ชั้นสังกะสี และในขณะเดียวกันทองแดงและหรือเงินจะละลายในอะลูมิเนียม ซึ่งสามารถสร้างรอยเชื่อมที่ดีกว่าสามารถเพิ่มความแข็งแรงของรอยเชื่อมเหล็ก-อะลูมิเนียมได้ถึง 197~213MPa

หลังจากเคลือบชิ้นส่วนเหล็กแล้ว สามารถรักษาพื้นผิวของเหล็กและอลูมิเนียมได้การรักษาพื้นผิวของชิ้นส่วนอลูมิเนียมจะกัดกร่อนด้วยสารละลาย NaOH หรือ KOH 15%~20% เพื่อขจัดฟิล์มออกไซด์ ล้างด้วยน้ำสะอาด จากนั้นผ่านการเคลือบด้วย HNO3 20% ล้างและพร้อมทำให้แห้ง ทำการเชื่อมอาร์กอนอาร์ก

วัสดุในการเชื่อม – เลือกลวดเชื่อมอะลูมิเนียมบริสุทธิ์ที่มีส่วนผสมของซิลิกอนน้อย เพื่อให้ได้รอยต่อคุณภาพสูงไม่เหมาะที่จะใช้ลวดเชื่อมที่มีแมกนีเซียม (LFS) เนื่องจากจะส่งเสริมการเติบโตของสารประกอบระหว่างโลหะอย่างมาก และไม่สามารถรับประกันความแข็งแรงของรอยเชื่อมได้

วิธีการเชื่อม – ตำแหน่งสัมพัทธ์ของชิ้นงาน ลวดเชื่อม และอิเล็กโทรดทังสเตนระหว่างการเชื่อม

เพื่อป้องกันการไหม้ของผิวเคลือบเหล็กก่อนเวลาอันควร เมื่อเชื่อมรอยเชื่อมครั้งแรก ควรเก็บส่วนโค้งเชื่อมไว้บนโลหะฟิลเลอร์เสมอสำหรับรอยเชื่อมที่ตามมา ควรเก็บส่วนโค้งไว้บนลวดเติมและรอยเชื่อมที่ขึ้นรูป เพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้ส่วนโค้งที่กระทำโดยตรงกับผิวเคลือบ

นอกจากนี้ส่วนโค้งจะเคลื่อนที่ไปตามพื้นผิวของด้านอลูมิเนียมและลวดเชื่อมอลูมิเนียมจะเคลื่อนไปตามด้านเหล็ก เพื่อให้อลูมิเนียมเหลวไหลไปยังพื้นผิวร่องของเหล็กเคลือบคอมโพสิต และสารเคลือบไม่สามารถไหม้ก่อนเวลาอันควรและสูญเสียได้ ผลของมัน

ข้อกำหนดการเชื่อม – การเชื่อมอาร์กอนของเหล็กและอลูมิเนียมใช้ไฟฟ้ากระแสสลับ หนึ่งคือการตีฟิล์มออกไซด์และแตกมัน และยังสามารถขจัดฟิล์มออกไซด์บนพื้นผิวของสระหลอมเหลว เพื่อให้โลหะเชื่อมหลอมเหลวสามารถ หลอมรวมอย่างดี

กระแสเชื่อมถูกเลือกตามความหนาของรอยเชื่อมโดยทั่วไปเมื่อความหนาของแผ่นเป็น 3 มม. กระแสเชื่อมคือ 110-130A;เมื่อความหนาของแผ่นเป็น 6-8 มม. กระแสเชื่อมคือ 130-160A

2) วิธีการเชื่อมฟิวชั่นโดยอ้อมสำหรับชิ้นส่วนช่วงเปลี่ยนผ่านวิธีการเชื่อมนี้ คือ การนำแผ่นคอมโพสิตเหล็ก-อลูมิเนียมสำเร็จรูปมาวางตรงกลางรอยต่อเหล็ก-อลูมิเนียมให้เกิดรอยต่อของตัวเอง นั่นคือ รอยต่อเหล็ก-เหล็ก และ รอยต่ออลูมิเนียม-อลูมิเนียมจากนั้นใช้วิธีการเชื่อมแบบฟิวชั่นทั่วไปเพื่อเชื่อมโลหะชนิดเดียวกันที่ปลายทั้งสองตามลำดับ

เมื่อทำการเชื่อม ให้ความสนใจกับการเชื่อมข้อต่ออะลูมิเนียมที่มีการหดตัวมากและการแตกร้าวจากความร้อนได้ง่ายก่อน แล้วจึงเชื่อมข้อต่อเหล็ก