焊接加工 解析異種材料焊接存在的八個主要問題

異種金屬是指含有不同元素的金屬(如鋁、銅等)或由相同的基本金屬(如碳鋼、不銹鋼等)形成的某些合金，其冶金性能如物理化學性能有顯著差異。它們可以用作母材、填充金屬或焊接金屬。

異種材料焊接是指在一定的工藝條件下，將兩種或兩種以上不同的材料(不同的化學成分、金相組織和性能)焊接的過程。在異種金屬的焊接中，常見的是異種鋼的焊接，其次是異種有色金屬的焊接和鋼與有色金屬的焊接。

聯合的形式，有三種基本情況，即兩個不同的賤金屬的聯合，聯合相同的賤金屬，但不同的填充金屬(如聯合與奧氏體中碳調質鋼焊接的焊接材料)，和復合金屬板的聯合。

不同材料的焊接是將兩種不同的金屬焊接在一起，產生與母材具有不同性能和組織的過渡層。由于不同金屬在元素性能、物理性能和化學性能上存在顯著差異，不同金屬的焊接在焊接機理和操作工藝上要比相同材料復雜得多。

異種材料焊接存在的主要問題如下

1、不同材料之間的熔點差異越大，越難焊接。

這是因為當低熔點的材料達到熔化狀態時，高熔點的材料仍處于固態。此時，熔化的材料容易滲透到過熱區晶界，造成低熔點材料的損失，合金元素的燃燒或蒸發，使焊接接頭難以焊接。例如，在焊接鐵和鉛時(熔點差別很大)，兩種材料在固態時既不能相互溶解，在液態時也不能相互溶解。液態金屬呈層狀分布，冷卻后分別結晶。

2、不同材料之間的線膨脹系數差越大，越難焊接。

線膨脹系數越大，熱膨脹速率越大，冷卻時收縮越大，熔池結晶時會產生較大的焊接應力。這種焊接應力不易消除，導致焊接變形較大。由于焊縫兩側材料的受力狀態不同，很容易在焊縫和熱影響區產生裂紋，甚至導致焊縫金屬和母材剝落。

3.不同材料的導熱系數和比熱容差越大，焊接難度越大。

材料的導熱系數和比熱容會使焊縫金屬的結晶條件惡化，晶粒嚴重變粗，影響難熔金屬的潤濕性。因此，焊接時應選用強熱源，熱源的位置應向導熱性好的母材一側傾斜。

4、不同材料之間的電磁性能差異越大，焊接就越困難。

因為材料的電磁差越大，焊接電弧越不穩定，焊縫越差。

5、不同材料之間形成的金屬間化合物越多，焊接就越困難。

由于金屬間化合物的脆性，很容易在焊縫中產生裂紋甚至斷裂。

6、在異種材料焊接過程中，由于焊接區金相組織的變化或新形成的組織，導致焊接接頭性能惡化，給焊接帶來很大的困難。

接頭的熔合區和熱影響區力學性能較差，特別是塑性韌性明顯下降。由于接頭韌性的降低和焊接應力的存在，異種材料焊接接頭容易產生裂紋，特別是在焊接熱影響區。

7、不同材料的氧化性越強，越難焊接。

如果采用熔焊法焊接銅鋁，很容易在熔池中形成銅鋁氧化物。冷卻結晶過程中，晶界中氧化物的存在降低了晶間結合力。

8、不同材料焊接時，焊縫和兩種母材很難滿足強度相等的要求。

這是因為低熔點的金屬元素在焊接過程中容易燃燒和蒸發，使焊縫的化學成分發生變化，降低了機械性能，特別是焊接不同的有色金屬。