Saldatura di materiali dissimili: 8 problemi comuni

I metalli dissimili si riferiscono a metalli composti da elementi diversi, come l'alluminio e il rame, o a leghe formate dagli stessi metalli di base con distinte differenze nelle loro proprietà metallurgiche, come le proprietà fisiche e chimiche. Possono essere utilizzati come metallo base, metallo d'apporto o metallo di saldatura.

Il saldatura di materiali dissimili si riferisce al processo di unione di due o più materiali con composizioni chimiche, strutture metallurgiche e prestazioni diverse in condizioni di processo specifiche.

Il tipo più comune di saldatura di metalli dissimili è la saldatura di metalli dissimili. saldatura dell'acciaio, seguita dalla saldatura di metalli non ferrosi dissimili e dalla saldatura di acciaio e metalli non ferrosi.

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In termini di forma del giunto, esistono tre scenari di base: la giunzione di due metalli base diversi, la giunzione dello stesso metallo base ma con metalli d'apporto diversi (come il carbonio medio temprato e rinvenuto acciaio unito con materiali di saldatura austenitici), e la giunzione di piastre metalliche composite.

La saldatura di materiali dissimili prevede la saldatura di due metalli diversi insieme, dando luogo a uno strato di transizione con proprietà e microstruttura diverse dal metallo di base.

La saldatura di metalli dissimili è molto più complessa di quella di materiali simili in termini di meccanismo di saldatura e funzionamento tecnologico, a causa delle significative differenze nelle proprietà elementari, fisiche e chimiche.

Le sfide principali nella saldatura di materiali dissimili sono le seguenti:

1. Quanto maggiore è la differenza dei punti di fusione tra i diversi materiali, tanto più impegnativa è la saldatura.

Questo perché quando il materiale a basso punto di fusione raggiunge lo stato di fusione, il materiale a più alto punto di fusione rimane solido. A questo punto, il materiale fuso può facilmente penetrare nel confine dei grani della zona surriscaldata, causando la perdita del materiale a basso punto di fusione, la combustione o l'evaporazione del materiale. elementi in legae rendendo il giunto saldato difficile da saldare.

Ad esempio, quando si saldano ferro e piombo (che hanno un punto di fusione molto diverso), non solo i due materiali non possono dissolversi l'uno nell'altro allo stato solido, ma non possono nemmeno dissolversi l'uno nell'altro allo stato liquido. Il metallo liquido si separa in strati e cristallizza separatamente dopo il raffreddamento.

2. Quanto maggiore è la differenza dei coefficienti di espansione lineare tra i diversi materiali, tanto più impegnativa è la saldatura.

Maggiore è il coefficiente di espansione lineare, maggiore è il tasso di espansione termica, maggiore è il ritiro durante il raffreddamento e maggiore è la tensione di saldatura che si produrrà quando il bagno fuso si cristallizza.

Questo tipo di saldatura non è facile eliminare le sollecitazioni, con conseguente significativa deformazione della saldatura.

A causa dei diversi stati di sollecitazione dei materiali su entrambi i lati della saldatura, è facile che si formino cricche nella zona di saldatura e nella zona termicamente influenzata, fino a provocare lo scollamento del metallo saldato e del metallo di base.

3. Quanto maggiore è la differenza di conducibilità termica e di capacità termica specifica tra i diversi materiali, tanto più impegnativa è la saldatura.

La conduttività termica e la capacità termica specifica del materiale possono influire negativamente sulle condizioni di cristallizzazione del metallo saldato, coartare gravemente la struttura dei grani e influire sulla bagnabilità del metallo refrattario.

Pertanto, è importante scegliere una fonte di calore forte per la saldatura e posizionare la fonte di calore in modo che sia inclinata verso il lato del metallo di base con una buona conducibilità termica.

4. Quanto maggiore è la differenza di proprietà elettromagnetiche tra i diversi materiali, tanto più difficile è la saldatura.

Maggiore è la differenza di proprietà elettromagnetiche tra i materiali, maggiore sarà l'instabilità dell'arco di saldatura, con conseguente peggioramento del risultato. saldatura di qualità.

5. Più composti intermetallici si formano tra materiali dissimili, più difficile è la saldatura.

La fragilità dei composti intermetallici li rende inclini a causare cricche o addirittura fratture nella saldatura.

6. Durante la saldatura di materiali dissimili, le modifiche alla struttura metallografica o la formazione di nuove strutture nella zona di saldatura possono provocare un deterioramento delle prestazioni della saldatura. giunto saldatoche presenta notevoli difficoltà di saldatura.

Le proprietà meccaniche del zona di fusione e la zona termicamente influenzata del giunto sono scadenti, con una notevole diminuzione della tenacità plastica.

Questa diminuzione della tenacità del giunto e la presenza di tensioni di saldatura rendono il giunto saldato in materiale dissimile soggetto a cricche, soprattutto nella zona interessata dal calore.

7. Maggiore è l'ossidabilità dei materiali dissimili, più difficile è la saldatura. Ad esempio, la saldatura per fusione di rame e alluminio può facilmente portare alla formazione di ossidi di rame e alluminio nel bagno fuso.

Durante la cristallizzazione per raffreddamento, l'ossido presente nel bordo del grano può ridurre la forza di legame intergranulare.

8. Quando si saldano materiali dissimili, è difficile che la saldatura e i due metalli base soddisfino il requisito di uguale resistenza.

Questo perché elementi metallici con basso punto di fusione sono suscettibili di bruciare ed evaporare durante la saldatura, alterando la composizione chimica della saldatura e riducendone le proprietà meccaniche, in particolare quando si saldano metalli non ferrosi dissimili.