Kenntnisse im Schweißen von Stahl und Aluminium sowie seinen Legierungen

(1) Schweißbarkeit von Stahl und Aluminium und seinen Legierungen

Eisen, Mangan, Chrom, Nickel und andere Elemente in Stahl können sich im flüssigen Zustand mit Aluminium vermischen, um eine begrenzte feste Lösung zu bilden und auch intermetallische Verbindungen zu bilden. Auch Kohlenstoff in Stahl kann mit Aluminium Verbindungen eingehen, im festen Zustand sind sie jedoch nahezu inkompatibel miteinander. lösen. Zwischen unterschiedlichen Gehalten an Aluminium und Eisen können verschiedene spröde intermetallische Verbindungen gebildet werden, von denen FeAls die sprödeste ist.

Es hat einen erheblichen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften der Schweißverbindungen von Stahl und Aluminium, einschließlich der Mikrohärte. Da außerdem die thermophysikalischen Eigenschaften von Stahl, Aluminium und deren Legierungen sehr unterschiedlich sind, verschlechtert sich die Schweißbarkeit von Stahl und Aluminium.

(2) Schweißprozess von Stahl und Aluminium und seinen Legierungen

Aus der oben genannten Analyse der Schweißbarkeit von Stahl und Aluminium geht hervor, dass es nahezu unmöglich ist, die Reduzierung von Stahl und Aluminium und seinen Legierungen durch direktes Schmelzschweißen zu reduzieren.

Es ist nahezu unmöglich, ein Metall oder eine Legierung, deren thermisch-physikalische Eigenschaften zwischen Stahl und Aluminium liegen und die metallurgisch mit beiden kompatibel ist, als Zusatzwerkstoff für das Direktschweißen zu verwenden.

In der Produktionspraxis gibt es zwei Methoden: das indirekte Schmelzschweißen der Beschichtungsschicht und das indirekte Schmelzschweißen des Zwischenübergangsstücks.

1) Verfahren zum indirekten Schweißen der Beschichtungsschicht Bevor Stahl und Aluminium geschweißt werden, werden eine oder mehrere Metallschichten, die metallurgisch mit einem geeigneten Füllmetall verschmolzen werden können, auf die Oberfläche des Stahls vorbeschichtet, um eine Vorbeschichtungsschicht zu bilden Verwendetes Gas-Wolfram-Lichtbogenschweißverfahren. Ein Verfahren zum Schweißen von beschichtetem Stahl mit Aluminium.

Durch Praxis und Test bewiesen:

Eine einzige Beschichtungsschicht kann nur die Oxidation des Grundmetalls verhindern, nicht jedoch die Bildung intermetallischer Verbindungen, und ihre Verbindungsfestigkeit ist immer noch sehr gering. Daher sollte das Argon-Lichtbogenschweißen von Stahl und Aluminium mit Verbundbeschichtung durchgeführt werden.

Es gibt viele Metallmaterialien zum Beschichten, wie zum Beispiel Ni, Cu, Ag, Sn, Zn und so weiter. Das Beschichtungsmetallmaterial ist unterschiedlich und auch das Ergebnis nach dem Schweißen ist unterschiedlich. Auf der Ni-, Cu- und Ag-Verbundbeschichtung können sich leicht Risse bilden. Ni-, Cu- und Sn-Verbundbeschichtung ist besser; Die Ni-Zn-Verbundbeschichtung hat die beste Wirkung.

Beim Argon-Lichtbogenschweißen von verbundbeschichtetem Kohlenstoffstahl und Aluminium sowie seinen Legierungen wird zunächst eine Metallschicht wie Kupfer oder Silber auf die Stahlseite aufgetragen und anschließend eine Zinkschicht aufgetragen. Beim Schweißen schmilzt Zink zuerst (da der Schmelzpunkt von Schweißdraht höher ist als der von Zink) und schwimmt auf der Flüssigkeitsoberfläche.

Das Aluminium reagiert mit der Kupfer- oder Silberbeschichtung unter der Zinkschicht und gleichzeitig löst sich das Kupfer und/oder Silber im Aluminium auf, wodurch eine bessere Schweißverbindung entstehen kann. Es kann die Festigkeit von Stahl-Aluminium-Schweißverbindungen auf 197–213 MPa erhöhen.

Nach der Beschichtung der Stahlteile kann die Oberfläche von Stahl und Aluminium behandelt werden. Die Oberflächenbehandlung von Aluminiumteilen wird mit 15–20 %iger NaOH- oder KOH-Lösung erodiert, um den Oxidfilm zu entfernen, mit sauberem Wasser gespült, dann in 20 % HNO3 passiviert, gespült und zum Trocknen bereit. Argon-Lichtbogenschweißen durchgeführt.

Schweißmaterialien – Wählen Sie Schweißdraht aus reinem Aluminium mit weniger Siliziumgehalt, damit hochwertige Verbindungen erzielt werden können. Die Verwendung von Magnesium-haltigem Schweißdraht (LFS) ist nicht geeignet, da er das Wachstum intermetallischer Verbindungen stark fördert und die Festigkeit der Schweißverbindung nicht gewährleisten kann.

Schweißverfahren – die relative Lage von Werkstück, Schweißdraht und Wolframelektrode beim Schweißen.

Um ein vorzeitiges Verbrennen der Stahloberflächenbeschichtung zu verhindern, sollte beim Schweißen der ersten Schweißnaht der Schweißlichtbogen immer auf dem Zusatzwerkstoff bleiben; Bei nachfolgenden Schweißungen sollte der Lichtbogen auf dem Zusatzdraht und der gebildeten Schweißnaht bleiben, damit vermieden werden kann, dass der Lichtbogen direkt auf die Beschichtung einwirkt.

Darüber hinaus bewegt sich der Lichtbogen entlang der Oberfläche der Aluminiumseite und der Aluminiumschweißdraht entlang der Stahlseite, so dass das flüssige Aluminium zur Rillenoberfläche des verbundbeschichteten Stahls fließt und die Beschichtung nicht vorzeitig verbrannt werden und verloren gehen kann seine Wirkung.

Schweißspezifikation – Beim Argon-Lichtbogenschweißen von Stahl und Aluminium wird Wechselstrom verwendet. Zum einen wird der Oxidfilm getroffen und aufgebrochen, zum anderen kann der Oxidfilm auf der Oberfläche des Schmelzbades entfernt werden, so dass das geschmolzene Schweißgut erhalten bleiben kann gut verschmolzen.

Der Schweißstrom wird entsprechend der Dicke der Schweißnaht gewählt. Im Allgemeinen beträgt der Schweißstrom bei einer Blechdicke von 3 mm 110–130 A; Bei einer Blechdicke von 6–8 mm beträgt der Schweißstrom 130–160 A;

2) Indirektes Schmelzschweißverfahren für Zwischenübergangsstücke. Bei dieser Schweißmethode wird eine vorgefertigte Stahl-Aluminium-Verbundplatte in die Mitte der Stahl-Aluminium-Verbindung gelegt, um eigene Verbindungen, also Stahl-Stahl- und Aluminium-Aluminium-Verbindungen, zu bilden. Verwenden Sie dann das herkömmliche Schmelzschweißverfahren, um jeweils an beiden Enden das gleiche Metall zu schweißen.

Achten Sie beim Schweißen darauf, zuerst Aluminiumverbindungen mit großer Schrumpfung und leichter thermischer Rissbildung zu schweißen und dann Stahlverbindungen zu schweißen.