Lassen van ongelijksoortige metalen: Alles wat u moet weten

I. Problemen bij het lassen van ongelijk metaal

Inherente problemen bij het lassen van ongelijksoortige metalen hebben de ontwikkeling ervan belemmerd, zoals de samenstelling en de prestaties van de smeltzone in ongelijksoortige metalen.

Schade aan de structuur van het lassen van ongelijk metaal treedt vaak op in de smeltzone, omdat de laskristalkarakteristieken verschillen langs segmenten in de buurt van de smeltzone, wat leidt tot de vorming van een overgangslaag met slechte prestaties en samenstellingsveranderingen.

Bovendien zal door langdurige blootstelling aan hoge temperaturen de diffusielaag in dit gebied uitzetten, waardoor de inhomogeniteit van het metaal verder toeneemt.

Bovendien komt het vaak voor dat tijdens of na het lassen van ongelijksoortige metalen, of na een warmtebehandeling of bewerking bij hoge temperatuur, koolstof van de laaggelegeerde kant door de lasnaad "migreert" naar de hooggelegeerde las, waarbij koolstof van de laaggelegeerde kant wordt gevormd. ontkoling en carbonisatielagen aan weerszijden van de smeltlijn.

Dit resulteert in een ontkolingslaag in het laaggelegeerde moedermateriaal en een carburatielaag aan de kant van de hooggelegeerde las.

Het belemmeren en voorkomen van het gebruik en de ontwikkeling van constructies van ongelijk metaal komt vooral tot uiting in de volgende gebieden:

1. Bij kamertemperatuur zijn de mechanische eigenschappen van het ongelijksoortige metaal gelaste verbinding gebied (zoals trek, impact, buigen, enz.) over het algemeen de prestaties van het gelaste moedermateriaal overtreffen.

Na langdurig gebruik bij hoge temperaturen zijn de prestaties van het verbindingsoppervlak echter minder goed dan die van het moedermateriaal.

2. Er is een martensitische overgangszone tussen de austenitische las en het parelitische moedermateriaal.

Deze zone heeft een lagere taaiheid en is een brosse laag met een hoge hardheid, wat een zwak gebied is dat leidt tot defecten aan onderdelen. Het vermindert de betrouwbaarheid van de gelaste structuur.

3. Warmtebehandeling na het lassen of koolstofmigratie tijdens hoge temperatuur kunnen leiden tot de vorming van een gecarboneerde laag en een ontkoolde laag aan weerszijden van de smeltlijn.

Typisch wordt aangenomen dat de ontkoolde laag, door de reductie van koolstof, significante veranderingen veroorzaakt in de structuur en eigenschappen van het gebied (meestal een degradatie), waardoor het vatbaar is voor voortijdig falen tijdens het gebruik.

De faallocaties van veel pijpleidingen met een hoge temperatuur die in gebruik zijn of getest worden, zijn geconcentreerd in de ontkoolde laag.

4. Falen is gerelateerd aan omstandigheden zoals tijd, temperatuur en cyclische spanning.

5. Warmtebehandeling na het lassen kan de restspanning distributie in het gezamenlijke gebied.

6. Inhomogeniteit van chemische samenstelling.

Bij het lassen van ongelijk metaal verschillen de metalen aan weerszijden van de lasnaad en de samenstelling van de legering van de lasnaad aanzienlijk.

Tijdens de lasprocesZowel het moedermateriaal als het lasmateriaal zullen smelten en zich vermengen.

Dit niveau van mengseluniformiteit verandert met het lasproces en de mate van mengseluniformiteit kan sterk variëren op verschillende plaatsen van de lasnaad, wat leidt tot een inhomogeniteit in de chemische samenstelling van de lasnaad.

7. Inhomogeniteit van de metallografische structuur.

Door de discontinuïteit van de chemische samenstelling van de lasverbinding en de ervaring van de thermische lascyclusEr verschijnen verschillende structuren in verschillende gebieden van de lasnaad, vaak resulterend in zeer complexe structuurformaties in sommige gebieden.

8. Discontinue prestaties.

De chemische samenstelling en metallurgische structuur van lasverbindingen leiden tot variaties in hun mechanische eigenschappen.

De sterkte, hardheid, plasticiteit, taaiheid, slagvastheid, kruip bij hoge temperaturen en duurzame prestaties verschillen aanzienlijk in verschillende gebieden van de lasverbinding.

Deze substantiële inconsistentie veroorzaakt verschillend gedrag in verschillende regio's van het gewricht onder identieke omstandigheden, wat zich uit in gebieden van verzwakking en versterking.

Vooral onder omstandigheden met hoge temperaturen vertonen ongelijksoortige metalen lasverbindingen vaak voortijdig falen tijdens het gebruik.

II. Kenmerken van het lassen van ongelijksoortige metalen met verschillende methoden

De meeste lasmethoden kunnen worden toegepast op ongelijke metalen lassenmaar bij het kiezen van een lasmethode en het vaststellen van procesmaatregelen moet rekening worden gehouden met de eigenschappen van het lassen van ongelijksoortige metalen.

Gebaseerd op de eisen van het basismateriaal en de lasverbinding, smeltlassen, druklassenen andere methoden hebben allemaal toepassingen gevonden bij het lassen van ongelijk metaal, elk met zijn eigen voor- en nadelen.

1. Smeltlassen

Smeltlassen wordt veel gebruikt bij het lassen van ongelijk metaal.

Veelgebruikte methoden voor smeltlassen zijn elektrode lassen, ondergedompeld booglassen, gasbeschermd booglassen, elektroslaklassen, plasmabooglassen, elektronenbundellassen en andere lasmethoden. laserlassen.

Om verdunning te verminderen, de smeltverhouding te verlagen of de smelthoeveelheid van verschillende basismetalen te regelen, wordt meestal gekozen voor methoden met een hogere energiedichtheid van de warmtebron, zoals elektronenbundellassen, laserlassen of plasmabooglassen.

Om de smeltdiepte te minimaliseren, kunnen technologische maatregelen zoals indirecte boog, oscillerende lasdraad, bandelektrode en extra niet-geëlektrificeerde lasdraad worden toegepast.

Zolang het echter smeltlassen is, zal er altijd een deel van het basismateriaal in de lasnaad smelten, waardoor verdunning optreedt.

Bovendien zal het ook intermetallische verbindingen, eutectische structuren, enz. vormen.

Om deze nadelige effecten te verminderen, is het noodzakelijk om de verblijftijd van metalen in vloeibare of vaste toestand bij hoge temperatuur te controleren en te verkorten.

Ondanks de voortdurende verbeteringen en vooruitgang in de methoden en procedures voor smeltlassen, blijft het een uitdaging om alle problemen aan te pakken die gepaard gaan met het lassen van verschillende soorten smeltlassen. soorten metalen.

Gezien de diversiteit aan metalen en het brede scala aan prestatievereisten, samen met de gevarieerde verbindingsstijlen, moet er in veel gevallen gebruik worden gemaakt van druklassen of andere lasmethoden om specifieke problemen op te lossen. lasproblemen gerelateerd aan verschillende metalen verbindingen.

2. Lassen onder druk

De meeste druklasmethoden verwarmen de te lassen metalen alleen tot een plastische toestand of helemaal niet en worden voornamelijk gekenmerkt door de toepassing van een bepaalde druk.

Vergeleken met smeltlassen heeft druklassen bepaalde voordelen bij het lassen van verbindingen van ongelijk metaal, zolang de vorm van de verbinding het toelaat en de laskwaliteit aan de eisen voldoet, is druklassen vaak een verstandiger keuze.

Tijdens het druklassen kan het verbindingsoppervlak van verschillende metalen ofwel gesmolten worden of vast blijven, maar door het effect van druk, zelfs als er gesmolten metaal op het oppervlak zit, zal het eruit geperst worden (zoals bij vlampuntlassen en wrijvingslassen).

Slechts in enkele gevallen blijft het metaal dat ooit gesmolten was over na het druklassen (zoals in puntlassen).

Druklassen kan, vanwege het gebrek aan warmte of de lage verwarmingstemperatuur, de nadelige effecten van thermische cycli op de eigenschappen van het moedermetaal beperken of vermijden en de vorming van brosse intermetallische verbindingen voorkomen.

Sommige vormen van druklassen kunnen zelfs intermetallische verbindingen die zich in de verbinding hebben gevormd eruit persen.

Bovendien treden er tijdens het druklassen geen verdunningsgerelateerde veranderingen op in de eigenschappen van het lasmetaal.

De meeste druklasmethoden stellen echter bepaalde eisen aan de vorm van de verbinding.

Bijvoorbeeld puntlassen, naadlassenBij wrijvingslassen en ultrasoon lassen moeten overlappende verbindingen worden gebruikt; ten minste één werkstuk moet een roterende doorsnede hebben; explosief lassen is alleen van toepassing op verbindingen met grotere oppervlakken.

Apparatuur voor druklassen is ook nog niet wijdverbreid. Deze factoren beperken ongetwijfeld het toepassingsgebied van druklassen.

3. Andere methoden

Naast smeltlassen en druklassen zijn er verschillende andere methoden voor het lassen van ongelijk metaal. Bijvoorbeeld, hardsolderen is een methode waarbij een vulmetaal wordt gebruikt voor het lijmen van verschillende basismetalen.

We richten ons hier echter op een speciaal soort hardsoldeermethode.

Eén zo'n techniek staat bekend als smelt-solderen, waarbij het materiaal met het lagere smeltpunt in een ongelijksoortige metaalverbinding smeltlassen ondergaat en het materiaal met het hogere smeltpunt wordt gesoldeerd. Het toevoegmetaal komt meestal overeen met het basismetaal met een laag smeltpunt.

Als zodanig is het proces tussen het toevoegmetaal en het basismetaal met laag smeltpunt in wezen een smeltlasproces van hetzelfde metaal en levert het geen unieke uitdagingen op.

De interactie tussen het toevoegmetaal en het basismetaal met hoog smeltpunt is een hardsoldeerproces. Het basismetaal smelt of kristalliseert niet, waardoor veel lasgerelateerde problemen worden omzeild.

Dit vereist echter dat het toevoegmetaal het basismetaal goed nat maakt.

Een andere techniek staat bekend als eutectisch hardsolderen of eutectisch diffusiehardsolderen. Bij deze methode wordt het contactoppervlak van ongelijksoortige metalen verhit tot een bepaalde temperatuur die een eutectisch eutect vormt met een laag smeltpunt op het contactpunt.

Dit eutecticum met een laag smeltpunt wordt vloeibaar bij deze temperatuur, waardoor in wezen een hardsoldeermethode ontstaat die geen extra toevoegmateriaal nodig heeft.

Hiervoor moeten de twee metalen natuurlijk een eutecticum met een laag smeltpunt vormen.

Tijdens ongelijk metaal diffusielassenEr wordt een tussenlaag ingebracht en onder lage druk smelt de tussenlaag of vormt een eutecticum met een laag smeltpunt bij contact met de te lassen metalen.

Deze dunne vloeistoflaag zorgt ervoor dat, na een bepaalde tijd van warmtebehoud, de tussenlaag volledig diffundeert in het basismetaal en uniform wordt, wat resulteert in een ongelijksoortige metaalverbinding zonder tussenlaag.

Bij deze methoden is vaak een kleine hoeveelheid vloeibaar metaal betrokken tijdens het lasproces, vandaar dat ze ook wel vloeibaar faseovergangslassen worden genoemd. Hun gemeenschappelijke kenmerk is de afwezigheid van gegoten structuren in de verbinding.

III. Overwegingen voor het lassen van ongelijksoortige metalen

1. Beschouw de fysische, mechanische eigenschappen en chemische samenstelling van de lasstukken.

a. Kies vanuit het oogpunt van gelijke sterkte lasstaven die voldoen aan de sterkte van het basismetaal.

Als alternatief, gezien de lasbaarheid van het basismetaal, kies dan voor lasstaven die niet even sterk zijn maar wel goed lasbaar.

Er moet echter rekening worden gehouden met de structuur van de las om te voldoen aan de eisen van gelijke sterkte en gelijke stijfheid.

b. Zorg ervoor dat de samenstelling van de legering overeenkomt met of dicht in de buurt komt van die van het basismetaal.

c. Wanneer het basismetaal een grotere hoeveelheid schadelijke onzuiverheden bevat zoals koolstof (C), zwavel (S) en fosfor (P), kies dan lasstaven met een superieure scheurvastheid en porositeitweerstand. Er wordt aangeraden om titanium-calcium type lasstaven te gebruiken. Als dit het probleem niet oplost, kunnen laag-waterstof natriumtype lasstaven worden gebruikt.

2. Houd rekening met de werkomstandigheden en prestatievereisten van de lasnaden.

a. Bij dynamische belastingen en schokbelastingen zijn niet alleen een hoge sterkte, maar ook een hoge slagvastheid en rek vereist.

Kies in dit geval voor lasdraad met een laag waterstofgehalte, titaan-calcium en ijzer-oxide.

b. Als de lasnaden in contact zullen komen met corrosieve media, moet een geschikt roestvast staal worden gekozen. lasstaaf gebaseerd op het type, de concentratie en de bedrijfstemperatuur van het medium, maar ook of het gaat om algemene corrosie of interkristallijne corrosie.

c. Maak tijdens bedrijfsomstandigheden waarbij slijtage optreedt onderscheid tussen algemene slijtage en impactslijtage en of de slijtage optreedt bij kamertemperatuur of bij hoge temperatuur.

d. Kies voor bewerkingen onder extreme temperatuuromstandigheden lasstaven die mechanische prestaties bij lage of hoge temperaturen garanderen.

3. Houd rekening met de complexiteit van de assemblagevorm, de mate van stijfheid, de voorbereidingsstatus van de lasopening en de laspositie.

a. Voor lasstukken met complexe vormen of grote dikte, ondergaat het lasmetaal aanzienlijke krimpspanning tijdens het afkoelen, wat kan leiden tot scheuren.

Het is essentieel om lasstaven te kiezen met een hoge scheurweerstand, zoals staven met een laag waterstofgehalte, staven met een hoge taaiheid of staven met ijzeroxide.

b. Voor lasstukken die vanwege bepaalde omstandigheden niet omgedraaid kunnen worden, is het nodig lasstaven te kiezen die alle posities kunnen lassen.

c. Voor lasstukken waarbij het lasgebied moeilijk schoon te maken is, kies je sterk oxiderende staven die ongevoelig zijn voor oxidehuid en vet, om het ontstaan van defecten zoals luchtgaten te voorkomen.

4. Overweeg lasapparatuur op de locatie.

Op plaatsen zonder gelijkstroomlasmachines is het niet geschikt om lasdraden te kiezen die alleen met gelijkstroom werken. In plaats daarvan moeten staven worden gekozen die zowel wissel- als gelijkstroom kunnen gebruiken.

Bepaalde staalsoorten, zoals hittebestendig parelmoerstaal, vereisen spanningsontlasting na het lassen.

Als de omstandigheden van de apparatuur of inherente structurele beperkingen warmtebehandeling echter verhinderen, wordt het aanbevolen om staven te gebruiken die geen basismetaal zijn, zoals austenitisch roestvast staal, dat geen warmtebehandeling na het lassen nodig heeft.

5. Denk na over het verbeteren van lastechnieken en het beschermen van de gezondheid van werknemers.

Op plaatsen waar zowel zure als alkalische lasstaven aan de eisen voldoen, verdienen zure staven de voorkeur.

6. Beschouw arbeidsproductiviteit en economische rationaliteit.

Als de prestaties gelijk zijn, moeten de goedkopere zure lasdraden worden gekozen in plaats van de alkalische.

Onder de zure lasstaven, titanium en titanium-calcium types zijn duurder.

Gezien de situatie van onze bodemschatten, moeten we het gebruik van titanium-ijzer gecoate staven sterk promoten.

3. Houd rekening met de complexiteit van de assemblagevorm, de mate van stijfheid, de voorbereidingsstatus van de lasopening en de laspositie.

a. Bij het lassen van stukken met complexe vormen of met een grote dikte ondergaat het lasmetaal een aanzienlijke krimpspanning tijdens het afkoelen, wat kan leiden tot scheuren. Het is essentieel om lasstaven te kiezen met een hoge scheurweerstand, zoals staven met een laag waterstofgehalte, staven met een hoge hardheid of staven met ijzeroxide.

b. Voor lasstukken die vanwege bepaalde omstandigheden niet omgedraaid kunnen worden, is het nodig lasstaven te kiezen die alle posities kunnen lassen.

c. Voor lasstukken waarbij het lasgebied moeilijk schoon te maken is, kies je sterk oxiderende staven die ongevoelig zijn voor oxidehuid en vet, om het ontstaan van defecten zoals luchtgaten te voorkomen.