宋晉軍

長治清華機械廠，山西省長治市 046000

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對不同工程機械構(gòu)件的性能提出了更高的要求，如高溫持久性、硬度、耐蝕性、耐磨性、低溫韌性等。單純的一種金屬材料在許多情況下并不能滿足工程使用要求，目前，受人們關(guān)注的是異種金屬構(gòu)件備的焊接工藝。異種金屬的焊接不但對各組成材料的優(yōu)異性能充分利用，而且使整體生產(chǎn)成本降低了，使得經(jīng)濟效益得到顯著提高[1]。由于這些優(yōu)勢它被廣泛應(yīng)用于工程機械、石油化工、交通運輸、航空航天、電站鍋爐等行業(yè)的機械設(shè)備和構(gòu)件中。

1 異種金屬板材焊接工藝的發(fā)展

隨著科技的發(fā)展，幾十年以來，在碳鋼的焊接性和不銹鋼方面國內(nèi)外很多學(xué)者都在做大量的研究。如：通過對鍋爐壓力容器鋼Q245R 的研究，在不同的耐腐、溫度、用途中選用不同的容器板材質(zhì)，可以添加鈦、釩、鈮元素在Q245R 鋼中，這個三種元素含量分別不大于0.050%，可以大量使用Q245R鋼板在反應(yīng)器、甲烷化爐、脫硫槽、焦炭塔、水洗塔等設(shè)備及構(gòu)件建設(shè)制造項目中。

料加工技術(shù)在不斷發(fā)展，人們逐步大量使用一些具有特殊性能的合金鋼，如具有無磁性、高強度、耐高溫、高韌性、耐腐蝕、耐磨、耐低溫。與此同時，在低合金鋼和不銹鋼異種鋼焊接性方面，人們也做了大量的研究。研究發(fā)現(xiàn)焊接接頭采用激光焊接方法的組織性能更好，縮小焊接接頭的脆硬區(qū)可以采用鎳基填充材料。當進行特殊的生產(chǎn)作業(yè)時，普遍應(yīng)用低合金鋼和特殊用途鋼焊接，如低合金鋼與耐蝕鋼在在酸堿環(huán)境中的焊接[2]。隨著有色金屬及其合金逐漸推廣應(yīng)用于高科技領(lǐng)域，諸如航空航天、電子、汽車等領(lǐng)域，今后鎂合金焊接的主要方向?qū)⑹瞧渌饘倥c鎂合金的連接問題。

2 異種金屬板材焊接工藝中熱壓焊技術(shù)的應(yīng)用

通過對電阻的發(fā)熱溫度和電阻晶型有效的調(diào)控，使較多的熱量被電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率高的金屬件接觸處獲得，熱平衡被兩焊件壓接觸獲得從而達到焊透率相同，在一定溫度的塑性狀態(tài)下使得被焊金屬實現(xiàn)固態(tài)焊接或液態(tài)焊接，這一焊接方法被稱為熱壓焊焊接工藝。其原理是， 選用大電阻率、高熔點的電極配在電導(dǎo)率高和熱導(dǎo)率的金屬件，如鎢、銀基、鉬、銅基，使用改型電極端頭，從而使焊接壓接處的電阻發(fā)熱溫度得以提高，使0.5A～0.9A 為熱電流。焊接工藝參數(shù)的確定是根據(jù)直流焊或交流焊分別進行的，在0.1s～0.9s 內(nèi)焊接電源連續(xù)控制， 實現(xiàn)焊接接觸界面的電阻熱量均衡和發(fā)熱溫度被均勻提高，對焊、點焊、縫焊、凸焊的完成是通過電極夾持兩焊件來實現(xiàn)的。

具體工藝方案中連接是的溫度：900℃～1 430℃不銹鋼、600℃～1 530 ℃低碳鋼、930～1 080 ℃銅合金、500℃～652 ℃鋁合金；確定焊接電極的形狀和選材：選CuMo，W，AgW 或 CuW 作為高電導(dǎo)率材質(zhì)電極，選BeCu，GrCu 或Ni -Be -Cu 作為低電導(dǎo)率材質(zhì)電極。焊接壓接處用電極端面調(diào)控增大壓應(yīng)力、電阻、增大電流密度。修正熱敏感性和預(yù)防裂紋，是根據(jù)高溫強度選擇壓力、導(dǎo)熱性選擇焊接電流脈沖持續(xù)時間、導(dǎo)電性選擇電流強度，電極端面的壓應(yīng)力的選擇根據(jù)材料的焊核拘束度。電極壓應(yīng)力=電極壓應(yīng)力是選擇的標準。300A/mm2～400A/mm2不銹鋼、200A/mm2～600A/mm2低碳鋼作為電流密度，這是根據(jù)直流焊或交流焊中電大率來確定的。直流熱壓焊和交流熱壓焊的焊接工藝參數(shù)如下圖：

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3 異種金屬板材焊接工藝的發(fā)展趨勢

在工程應(yīng)用中異種金屬焊接早已成為不可缺少的工藝手段，其今后的發(fā)展趨勢和研究熱點是：

1）焊接輕合金異種材料：在當今電子產(chǎn)業(yè)和航空航天飛速發(fā)展的時代，日益普及輕金屬材料，輕工業(yè)領(lǐng)域的主要工藝手段將是輕合金異種材料焊接；

2）抗腐蝕性能的提高：腐蝕成為電站鍋爐、石油化工等行業(yè)中異種鋼焊接接頭常有的失效方式。在高溫條件下快冷結(jié)合而成的由兩種不同的填充材料和母材而成的接頭，復(fù)雜的組織接，異種金屬焊接接頭相對于母材抗腐蝕能力很低[3]；

3）研制新焊材; 異種金屬焊接所面臨的巨大挑戰(zhàn)是劣質(zhì)

異種焊接接頭問題，而這一問題是由母材性能差異引起的。同時具有兩種母材性能的填充材料或焊材，可以縮小性能差異，使碳的遷移減少，從而使接頭的高溫特久性能得以提高[4]；

4）對異種金屬焊接接頭的碳遷移規(guī)律、應(yīng)力分布、腐蝕性能等進行深入研究，這個研究過程要采用先進的和計算機模擬技術(shù)和檢測手段，并且數(shù)據(jù)庫的完善構(gòu)建，提供參考依據(jù)給異種金屬焊接作業(yè)。

4 結(jié)論

通過上述對淺析異種金屬焊接工藝的發(fā)展、熱壓焊工藝方案、國內(nèi)廠家在使用異種板熱壓焊工中的典型應(yīng)用實例對比以及今后的發(fā)展趨勢和研究熱點的了解。采用異種金屬板材的焊接工藝，生產(chǎn)效率高、操作簡單、節(jié)約電能、成本低、節(jié)約電能、電極消耗低、通用性好、焊接處的強度高，很適用于難焊金屬焊接處的強度的提高和很適合應(yīng)用這種工藝。該工藝具有良好的焊接效果、具有可行性和推廣價值[5]。另外，針對其不足，人們可以在今后的研究工作中，從焊后熱處理、冷卻速度的控制、焊材的匹配等方面進行突破口，異種金屬焊接研究今后的難點與重點是熔合區(qū)的綜合性能如何提高。

[1]陳祝年.焊接工程師手冊[M].2版.北京：機械工業(yè)出版社，2010.

[2]劉成虎，柳偉，趙耀斌，等.X70異種鋼焊接接頭的電偶腐蝕行為[J].北京科技大學(xué)學(xué)報，2008，30(1)：252-253.

[3]常建偉.火電廠管道異種鋼的焊接熱處理問題探討[J].電力建設(shè)，2008，29(10)：80-81.

[4]潘春旭.異種鋼焊接性的研究現(xiàn)狀和發(fā)展[C].2005年能源工程焊接國際論壇論文集.上海，2005.

[5]李萌盛，吳元峰，謝霞.焊接參數(shù)對異種鋼接頭熱應(yīng)力影響的數(shù)值模擬[J].焊接，2005(1)：16-17.