Soudage de matériaux dissemblables : 8 problèmes courants

Les métaux dissemblables sont des métaux composés d'éléments différents, tels que l'aluminium et le cuivre, ou des alliages formés à partir des mêmes métaux de base et présentant des différences marquées dans leurs propriétés métallurgiques, telles que les propriétés physiques et chimiques. Ils peuvent être utilisés comme métal de base, métal d'apport ou métal de soudure.

Les soudage L'assemblage de matériaux dissemblables fait référence au processus d'assemblage de deux ou plusieurs matériaux ayant des compositions chimiques, des structures métallurgiques et des performances différentes dans des conditions de processus spécifiques.

Le type le plus courant de soudage de métaux dissemblables est le soudage de métaux dissemblables. soudage de l'acierEnsuite, il y a le soudage de métaux non ferreux dissemblables et le soudage d'acier et de métaux non ferreux.

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En ce qui concerne la forme du joint, il existe trois scénarios de base : l'assemblage de deux métaux de base différents, l'assemblage du même métal de base mais avec des métaux d'apport différents (tels que le carbone moyen, l'aluminium et l'acier), et l'assemblage de deux métaux d'apport différents. trempé et revenu acier austénitique assemblé avec des matériaux de soudage austénitiques) et l'assemblage de plaques métalliques composites.

Le soudage de matériaux dissemblables consiste à souder deux différents métaux Il en résulte une couche de transition dont les propriétés et la microstructure diffèrent de celles du métal de base.

Le soudage de métaux dissemblables est beaucoup plus complexe que celui de matériaux similaires en termes de mécanisme de soudage et d'opération technologique en raison des différences significatives dans les propriétés élémentaires, physiques et chimiques.

Les principaux défis du soudage de matériaux dissemblables sont les suivants :

1. Plus la différence de points de fusion entre les différents matériaux est importante, plus le soudage est difficile.

En effet, lorsque le matériau à bas point de fusion atteint son état de fusion, le matériau à point de fusion plus élevé reste solide. À ce stade, le matériau fondu peut facilement pénétrer dans le joint de grain de la zone surchauffée, ce qui entraîne la perte du matériau à bas point de fusion, la combustion ou l'évaporation du matériau à haut point de fusion. éléments d'alliageet rendre le joint soudé difficile à souder.

Par exemple, lorsqu'on soude du fer et du plomb (qui ont un point de fusion très différent), non seulement les deux matériaux ne peuvent pas se dissoudre l'un dans l'autre à l'état solide, mais ils ne peuvent pas non plus se dissoudre l'un dans l'autre à l'état liquide. Le métal liquide se sépare en couches et cristallise séparément après refroidissement.

2. Plus les coefficients de dilatation linéaire sont différents d'un matériau à l'autre, plus le soudage est difficile.

Plus le coefficient de dilatation linéaire est élevé, plus le taux de dilatation thermique est important, plus le retrait pendant le refroidissement est important et plus la contrainte de soudage produite lors de la cristallisation du bain de fusion est importante.

Le présent le type de soudage La contrainte n'est pas facilement éliminée, ce qui entraîne une déformation importante du soudage.

En raison des différents états de contrainte des matériaux des deux côtés de la soudure, des fissures peuvent facilement se former dans la soudure et la zone affectée par la chaleur, et même conduire à l'écaillage du métal de la soudure et du métal de base.

3. Plus la différence de conductivité thermique et de capacité calorifique spécifique entre différents matériaux est importante, plus le soudage est difficile.

La conductivité thermique et la capacité thermique spécifique du matériau peuvent avoir un impact négatif sur les conditions de cristallisation du métal soudé, réduire considérablement la structure du grain et avoir un impact sur la mouillabilité du métal réfractaire.

Il est donc important de choisir une source de chaleur puissante pour le soudage et de positionner la source de chaleur de manière à ce qu'elle soit inclinée vers le côté du métal de base présentant une bonne conductivité thermique.

4. Plus la différence de propriétés électromagnétiques entre différents matériaux est importante, plus il est difficile de les souder.

Plus la différence de propriétés électromagnétiques entre les matériaux est importante, plus l'arc de soudage sera instable, ce qui se traduira par une moins bonne qualité de l'air. soudure de qualité.

5. Plus il y a de composés intermétalliques formés entre des matériaux dissemblables, plus il est difficile de les souder.

La fragilité des composés intermétalliques les rend susceptibles de provoquer des fissures ou même des fractures dans la soudure.

6. Lors du soudage de matériaux dissemblables, des modifications de la structure métallographique ou la formation de nouvelles structures dans la zone de soudage peuvent entraîner une détérioration des performances de l'appareil de soudage. joint soudéqui présente des difficultés considérables en matière de soudage.

Les propriétés mécaniques des zone de fusion et la zone affectée thermiquement du joint sont médiocres, avec une diminution notable de la résistance plastique.

Cette diminution de la ténacité du joint et la présence de contraintes de soudage rendent le joint soudé en matériau dissemblable susceptible de se fissurer, en particulier dans la zone affectée par la chaleur.

7. Plus l'oxydabilité des matériaux dissemblables est importante, plus le soudage est difficile. Par exemple, le soudage par fusion de cuivre et aluminium peut facilement entraîner la formation d'oxydes de cuivre et d'aluminium dans le bain de fusion.

Au cours de la cristallisation par refroidissement, l'oxyde présent dans le joint de grain peut réduire la force de liaison intergranulaire.

8. Lorsque des matériaux dissemblables sont soudés, il est difficile pour la soudure et les deux métaux de base de répondre à l'exigence de résistance égale.

Cela s'explique par le fait que éléments métalliques à bas point de fusion sont susceptibles de brûler et de s'évaporer pendant le soudage, ce qui modifie la composition chimique de la soudure et réduit ses propriétés mécaniques, en particulier lors du soudage de métaux non ferreux dissemblables.