Lassen van ongelijksoortige materialen: 8 veelvoorkomende problemen

Ongelijksoortige metalen zijn metalen samengesteld uit verschillende elementen, zoals aluminium en koper, of legeringen gevormd uit dezelfde basismetalen met duidelijke verschillen in hun metallurgische eigenschappen, zoals fysische en chemische eigenschappen. Ze kunnen worden gebruikt als basismetaal, toevoegmetaal of lasmetaal.

De lassen van ongelijksoortige materialen verwijst naar het proces van het verbinden van twee of meer materialen met verschillende chemische samenstellingen, metallurgische structuren en prestaties onder specifieke procesomstandigheden.

De meest voorkomende vorm van lassen van ongelijk metaal is ongelijk staal lassengevolgd door het lassen van ongelijksoortige non-ferrometalen en het lassen van staal en non-ferrometalen.

Gerelateerde lectuur: Ferro- vs Non-ferrometalen

In termen van verbindingsvorm zijn er drie basisscenario's: het verbinden van twee verschillende basismetalen, het verbinden van hetzelfde basismetaal maar met verschillende vulmetalen (zoals medium koolstof gehard en getemperd staal verbonden met austenitische lasmaterialen) en het verbinden van samengestelde metalen platen.

Bij het lassen van ongelijksoortige materialen worden twee verschillende metalen samen, wat resulteert in een overgangslaag met eigenschappen en microstructuur die verschillen van het basismetaal.

Het lassen van ongelijksoortige metalen is veel complexer dan dat van gelijksoortige materialen als het gaat om het lasmechanisme en de technologische werking vanwege de significante verschillen in elementaire eigenschappen, fysische eigenschappen en chemische eigenschappen.

De belangrijkste uitdagingen bij het lassen van ongelijksoortige materialen zijn de volgende:

1. Hoe groter het verschil in smeltpunt tussen verschillende materialen, hoe moeilijker het is om te lassen.

Dit komt doordat wanneer het materiaal met een laag smeltpunt zijn smelttoestand bereikt, het materiaal met een hoger smeltpunt vast blijft. Op dit punt kan het gesmolten materiaal gemakkelijk doordringen in de korrelgrens van de oververhitte zone, wat leidt tot het verlies van materiaal met een laag smeltpunt, het verbranden of verdampen van legeringselementenwaardoor de lasnaad moeilijk te lassen is.

Bij het lassen van ijzer en lood bijvoorbeeld (die een heel verschillend smeltpunt hebben), kunnen de twee materialen niet alleen niet in vaste toestand in elkaar oplossen, maar ook niet in vloeibare toestand. Het vloeibare metaal scheidt zich in lagen en kristalliseert afzonderlijk na afkoeling.

2. Hoe groter het verschil in lineaire uitzettingscoëfficiënt tussen verschillende materialen, hoe moeilijker het is om te lassen.

Hoe groter de lineaire uitzettingscoëfficiënt, hoe hoger de thermische uitzetting, hoe groter de krimp tijdens het afkoelen en hoe groter de lasspanning die ontstaat wanneer het smeltbad kristalliseert.

Deze soort lassen spanning wordt niet gemakkelijk geëlimineerd, wat resulteert in aanzienlijke lasvervorming.

Door de verschillende spanningstoestanden van de materialen aan beide zijden van de las, kunnen er gemakkelijk scheuren ontstaan in de las en de warmte-beïnvloede zone en zelfs leiden tot het afschilferen van het lasmetaal en het basismetaal.

3. Hoe groter het verschil in warmtegeleiding en specifieke warmtecapaciteit tussen verschillende materialen, hoe moeilijker het is om te lassen.

De thermische geleidbaarheid en de specifieke warmtecapaciteit van het materiaal kunnen de kristallisatiecondities van het lasmetaal negatief beïnvloeden, de korrelstructuur sterk verruwen en de bevochtigbaarheid van het vuurvaste metaal beïnvloeden.

Daarom is het belangrijk om een sterke warmtebron te kiezen voor het lassen en de warmtebron zo te plaatsen dat deze neigt naar de kant van het basismetaal met een goede warmtegeleiding.

4. Hoe groter het verschil in elektromagnetische eigenschappen tussen verschillende materialen, hoe moeilijker het is om te lassen.

Hoe groter het verschil in elektromagnetische eigenschappen tussen materialen, hoe onstabieler de lasboog zal zijn, wat leidt tot een slechtere lasboog. kwaliteitslas.

5. Hoe meer intermetallische verbindingen er worden gevormd tussen ongelijke materialen, hoe moeilijker het is om te lassen.

De brosheid van intermetallische verbindingen maakt ze gevoelig voor het veroorzaken van scheuren of zelfs breuken in de las.

6. Tijdens het lassen van ongelijksoortige materialen kunnen veranderingen in de metallografische structuur of de vorming van nieuwe structuren in de laszone leiden tot een verslechtering van de prestaties van het lasproces. gelaste verbindingwat het lassen aanzienlijk bemoeilijkt.

De mechanische eigenschappen van de fusiezone en de warmte-beïnvloede zone van de verbinding zijn slecht, met een merkbare afname van de plastische taaiheid.

Deze verminderde taaiheid van de verbinding en de aanwezigheid van lasspanning maken de ongelijksoortige materiaallasverbinding gevoelig voor scheuren, vooral in de warmte-beïnvloede zone.

7. Hoe groter de oxideerbaarheid van ongelijke materialen, hoe moeilijker het is om te lassen. Smeltlassen van koper en aluminium kan gemakkelijk leiden tot de vorming van koper- en aluminiumoxiden in het smeltbad.

Tijdens de afkoelende kristallisatie kan het oxide in de korrelgrens de interkristallijne bindingskracht verminderen.

8. Wanneer ongelijke materialen worden gelast, is het moeilijk voor de las en de twee basismetalen om te voldoen aan de eis van gelijke sterkte.

Dit komt omdat metalen onderdelen met een laag smeltpunt zijn gevoelig voor verbranding en verdamping tijdens het lassen, waardoor de chemische samenstelling van de las verandert en de mechanische eigenschappen afnemen, vooral bij het lassen van ongelijksoortige non-ferrometalen.