Unter unähnlichen Metallen versteht man Metalle verschiedener Elemente (z. B. Aluminium, Kupfer usw.) oder bestimmte Legierungen aus demselben Grundmetall (z. B. Kohlenstoffstahl, Edelstahl usw.), die erhebliche Unterschiede in den metallurgischen Eigenschaften, z. B. physikalischen Eigenschaften, aufweisen Eigenschaften, chemische Eigenschaften usw. Sie können als Grundmetall, Zusatzwerkstoff oder Schweißgut verwendet werden.
Beim Schweißen unterschiedlicher Materialien handelt es sich um den Prozess des Schweißens von zwei oder mehr unterschiedlichen Materialien (bezogen auf unterschiedliche chemische Zusammensetzungen, metallografische Strukturen, Eigenschaften usw.) unter bestimmten Prozessbedingungen.Unter den Verfahren zum Schweißen unterschiedlicher Metalle ist das Schweißen unterschiedlicher Stähle am häufigsten, gefolgt vom Schweißen unterschiedlicher Nichteisenmetalle und dem Schweißen von Stahl und Nichteisenmetallen.
Aus Sicht der Verbindungsformen gibt es drei Grundsituationen: Verbindungen mit zwei unterschiedlichen Metallgrundmaterialien, Verbindungen mit demselben Grundmetall, aber unterschiedlichen Zusatzwerkstoffen (z. B. Verbindungen mit austenitischen Schweißmaterialien zum Schweißen von vergütetem Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt), usw.), und Schweißverbindungen von Verbundmetallplatten usw.
Beim Schweißen unterschiedlicher Materialien entsteht beim Zusammenschweißen zweier unterschiedlicher Metalle zwangsläufig eine Übergangsschicht mit anderen Eigenschaften und einer anderen Struktur als das Grundmetall.Da unterschiedliche Metalle im Vergleich zum Schweißen desselben Materials erhebliche Unterschiede in den Elementareigenschaften, physikalischen Eigenschaften, chemischen Eigenschaften usw. aufweisen, ist das Schweißen unterschiedlicher Materialien hinsichtlich des Schweißmechanismus und der Betriebstechnologie wesentlich komplexer..
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Die Hauptprobleme beim Schweißen unterschiedlicher Materialien sind folgende:
1. Je größer der Unterschied in den Schmelzpunkten unterschiedlicher Materialien ist, desto schwieriger ist das Schweißen.
Denn wenn das Material mit niedrigem Schmelzpunkt den geschmolzenen Zustand erreicht, befindet sich das Material mit hohem Schmelzpunkt immer noch im festen Zustand.Zu diesem Zeitpunkt dringt das geschmolzene Material leicht in die Korngrenzen der überhitzten Zone ein, was zum Verlust des Materials mit niedrigem Schmelzpunkt und zum Verbrennen oder Verdampfen der Legierungselemente führt.Erschweren Sie das Schweißen von Schweißverbindungen.Wenn man beispielsweise Eisen und Blei schweißt (die sehr unterschiedliche Schmelzpunkte haben), lösen sich die beiden Materialien nicht nur im festen Zustand nicht gegenseitig auf, sondern auch nicht im flüssigen Zustand.Das flüssige Metall verteilt sich schichtweise und kristallisiert nach dem Abkühlen separat aus.
2. Je größer der Unterschied in den linearen Ausdehnungskoeffizienten unterschiedlicher Materialien ist, desto schwieriger ist das Schweißen.
Materialien mit größeren linearen Ausdehnungskoeffizienten weisen größere Wärmeausdehnungsraten und eine stärkere Schrumpfung beim Abkühlen auf, was bei der Kristallisation des Schmelzbades zu großen Schweißspannungen führt.Diese Schweißspannung lässt sich nicht leicht beseitigen, was zu einer großen Schweißverformung führt.Aufgrund der unterschiedlichen Spannungszustände der Materialien auf beiden Seiten der Schweißnaht kann es leicht zu Rissen in der Schweißnaht und der Wärmeeinflusszone bis hin zum Ablösen des Schweißgutes vom Grundwerkstoff kommen.
3. Je größer der Unterschied in der Wärmeleitfähigkeit und der spezifischen Wärmekapazität unterschiedlicher Materialien ist, desto schwieriger ist das Schweißen.
Die Wärmeleitfähigkeit und die spezifische Wärmekapazität des Materials verschlechtern die Kristallisationsbedingungen des Schweißguts, vergröbern die Körner erheblich und beeinträchtigen die Benetzungsleistung des feuerfesten Metalls.Daher sollte zum Schweißen eine leistungsstarke Wärmequelle verwendet werden.Während des Schweißens sollte die Position der Wärmequelle auf der Seite des Grundmetalls mit guter Wärmeleitfähigkeit liegen.
4. Je größer der elektromagnetische Unterschied zwischen unterschiedlichen Materialien ist, desto schwieriger ist das Schweißen.
Denn je größer der elektromagnetische Unterschied zwischen den Materialien ist, desto instabiler wird der Schweißlichtbogen und desto schlechter wird die Schweißung.
5. Je mehr intermetallische Verbindungen zwischen unterschiedlichen Materialien entstehen, desto schwieriger ist das Schweißen.
Da intermetallische Verbindungen relativ spröde sind, können sie leicht zu Rissen oder sogar Brüchen in der Schweißnaht führen.
6. Während des Schweißprozesses unterschiedlicher Materialien verschlechtert sich aufgrund von Änderungen in der metallografischen Struktur des Schweißbereichs oder neu gebildeten Strukturen die Leistung der Schweißverbindungen, was zu großen Schwierigkeiten beim Schweißen führt.
Die mechanischen Eigenschaften der Fügeschmelzzone und Wärmeeinflusszone sind schlecht, insbesondere die plastische Zähigkeit ist deutlich reduziert.Aufgrund der Abnahme der plastischen Zähigkeit der Verbindung und des Vorhandenseins von Schweißspannungen sind Schweißverbindungen aus unterschiedlichen Materialien anfällig für Risse, insbesondere in der Schweißwärmeeinflusszone, in der es eher zu Rissen oder sogar Brüchen kommt.
7. Je stärker die Oxidation unterschiedlicher Materialien ist, desto schwieriger ist das Schweißen.
Wenn beispielsweise Kupfer und Aluminium durch Schmelzschweißen verschweißt werden, bilden sich im Schmelzbad leicht Kupfer- und Aluminiumoxide.Beim Abkühlen und Kristallisieren können die an den Korngrenzen vorhandenen Oxide die interkristalline Bindungskraft verringern.
8. Beim Schweißen unterschiedlicher Materialien ist es für die Schweißnaht und die beiden Grundmetalle schwierig, die Anforderungen an die gleiche Festigkeit zu erfüllen.
Dies liegt daran, dass Metallelemente mit niedrigem Schmelzpunkt beim Schweißen leicht verbrennen und verdampfen, was die chemische Zusammensetzung der Schweißnaht verändert und ihre mechanischen Eigenschaften verringert, insbesondere beim Schweißen unterschiedlicher Nichteisenmetalle.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 28. Dezember 2023
