Có một số vấn đề cố hữu trong hàn kim loại khác nhau cản trở sự phát triển của nó, chẳng hạn như thành phần và hiệu suất của vùng nhiệt hạch kim loại khác nhau.Hầu hết các hư hỏng đối với cấu trúc hàn kim loại khác nhau xảy ra ở vùng nhiệt hạch.Do đặc điểm kết tinh khác nhau của các mối hàn ở mỗi phần gần vùng nhiệt hạch, nên cũng dễ hình thành lớp chuyển tiếp với hiệu suất kém và thay đổi thành phần.
Ngoài ra, do để lâu ở nhiệt độ cao nên lớp khuếch tán ở khu vực này sẽ giãn nở, điều này càng làm tăng thêm tính không đồng đều của kim loại.Hơn nữa, khi hàn các kim loại khác nhau hoặc sau khi xử lý nhiệt hoặc vận hành ở nhiệt độ cao sau khi hàn, người ta thường thấy cacbon ở phía hợp kim thấp “di chuyển” qua ranh giới mối hàn đến mối hàn hợp kim cao, tạo thành các lớp khử cacbon trên cả hai phía của đường nhiệt hạch.Và lớp cacbon hóa, kim loại cơ bản tạo thành lớp khử cacbon ở phía hợp kim thấp, và lớp cacbon hóa hình thành ở phía mối hàn hợp kim cao.
Những trở ngại và rào cản đối với việc sử dụng và phát triển các kết cấu kim loại khác nhau chủ yếu thể hiện ở các khía cạnh sau:
1. Ở nhiệt độ phòng, các tính chất cơ học (như độ bền kéo, va đập, uốn, v.v.) của khu vực mối hàn của các kim loại khác nhau thường tốt hơn so với kim loại cơ bản được hàn.Tuy nhiên, ở nhiệt độ cao hoặc sau khi hoạt động lâu dài ở nhiệt độ cao, hiệu suất của vùng khớp kém hơn so với kim loại cơ bản.vật liệu.
2. Có một vùng chuyển tiếp martensite giữa mối hàn austenite và kim loại cơ bản ngọc trai.Vùng này có độ dẻo dai thấp và là lớp giòn có độ cứng cao.Đây cũng là vùng yếu gây ra hỏng hóc, hư hỏng linh kiện.Nó sẽ làm giảm kết cấu hàn.độ tin cậy của việc sử dụng.
3. Sự di chuyển carbon trong quá trình xử lý nhiệt sau hàn hoặc vận hành ở nhiệt độ cao sẽ gây ra sự hình thành các lớp được cacbon hóa và các lớp được khử cacbon ở cả hai phía của dây chuyền nhiệt hạch.Người ta thường tin rằng việc giảm lượng carbon trong lớp được khử cacbon sẽ dẫn đến những thay đổi lớn (nói chung là suy giảm) về cấu trúc và hiệu suất của khu vực, khiến khu vực này dễ bị hỏng hóc sớm trong quá trình sử dụng.Các bộ phận hư hỏng của nhiều đường ống nhiệt độ cao đang vận hành hoặc đang thử nghiệm tập trung ở lớp khử cacbon.
4. Hư hỏng liên quan đến các điều kiện như thời gian, nhiệt độ và ứng suất xen kẽ.
5. Xử lý nhiệt sau hàn không thể loại bỏ sự phân bố ứng suất dư trong khu vực mối nối.
6. Tính không đồng nhất về thành phần hóa học.
Khi hàn các kim loại khác nhau, do kim loại ở cả hai mặt của mối hàn và thành phần hợp kim của mối hàn rõ ràng là khác nhau nên trong quá trình hàn, kim loại cơ bản và vật liệu hàn sẽ nóng chảy và trộn lẫn với nhau.Tính đồng nhất của quá trình trộn sẽ thay đổi khi có sự thay đổi của quá trình hàn.Sự thay đổi, độ đồng đều trộn cũng rất khác nhau ở các vị trí khác nhau của mối hàn, dẫn đến thành phần hóa học của mối hàn không đồng nhất.
7. Tính không đồng nhất của cấu trúc kim loại.
Do thành phần hóa học của mối hàn không liên tục nên sau khi trải qua chu trình nhiệt hàn, ở từng khu vực của mối hàn sẽ xuất hiện các cấu trúc khác nhau và ở một số khu vực thường xuất hiện các cấu trúc tổ chức cực kỳ phức tạp.
8. Sự gián đoạn hoạt động.
Sự khác biệt về thành phần hóa học và cấu trúc kim loại của mối hàn dẫn đến tính chất cơ lý khác nhau của mối hàn.Độ bền, độ cứng, độ dẻo, độ dẻo dai, đặc tính va đập, độ rão ở nhiệt độ cao và độ bền của các khu vực khác nhau dọc theo mối hàn là rất khác nhau.Tính không đồng nhất đáng kể này làm cho các vùng khác nhau của mối hàn hoạt động rất khác nhau trong cùng điều kiện, xuất hiện vùng yếu và vùng được tăng cường.Đặc biệt trong điều kiện nhiệt độ cao, các mối hàn kim loại khác nhau sẽ được sử dụng trong quá trình sử dụng.Thất bại sớm thường xảy ra.
Đặc điểm của các phương pháp hàn khác nhau khi hàn các kim loại khác nhau
Hầu hết các phương pháp hàn có thể được sử dụng để hàn các kim loại khác nhau, nhưng khi lựa chọn phương pháp hàn và xây dựng các biện pháp xử lý, vẫn cần xem xét các đặc tính của các kim loại khác nhau.Theo các yêu cầu khác nhau của kim loại cơ bản và mối hàn, hàn nhiệt hạch, hàn áp lực và các phương pháp hàn khác đều được sử dụng trong hàn kim loại khác nhau, nhưng mỗi phương pháp đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng.
1. Hàn
Phương pháp hàn nhiệt hạch được sử dụng phổ biến nhất trong hàn kim loại khác nhau là hàn hồ quang điện cực, hàn hồ quang chìm, hàn hồ quang được bảo vệ bằng khí, hàn điện xỉ, hàn hồ quang plasma, hàn chùm tia điện tử, hàn laser, v.v. Để giảm độ pha loãng, hãy giảm phản ứng tổng hợp tỷ lệ hoặc kiểm soát lượng nóng chảy của các vật liệu cơ bản kim loại khác nhau, hàn chùm tia điện tử, hàn laser, hàn hồ quang plasma và các phương pháp khác có mật độ năng lượng nguồn nhiệt cao hơn thường có thể được sử dụng.
Để giảm độ sâu thâm nhập, có thể áp dụng các biện pháp công nghệ như hồ quang gián tiếp, dây hàn xoay, điện cực dải và dây hàn không mang điện bổ sung.Nhưng dù thế nào đi chăng nữa, chỉ cần là hàn nóng chảy, một phần kim loại cơ bản sẽ luôn nóng chảy vào mối hàn và gây ra hiện tượng pha loãng.Ngoài ra, các hợp chất liên kim loại, eutectic, v.v. cũng sẽ được hình thành.Để giảm thiểu những tác động bất lợi đó, thời gian lưu trú của kim loại ở trạng thái rắn lỏng hoặc nhiệt độ cao phải được kiểm soát và rút ngắn.
Tuy nhiên, bất chấp sự cải tiến và cải tiến liên tục của các phương pháp hàn và các biện pháp xử lý, vẫn khó giải quyết được tất cả các vấn đề khi hàn các kim loại khác nhau, bởi vì có nhiều loại kim loại, yêu cầu hiệu suất khác nhau và các dạng mối nối khác nhau.Trong nhiều trường hợp, cần phải sử dụng hàn áp lực hoặc các phương pháp hàn khác để giải quyết các vấn đề hàn của các mối nối kim loại khác nhau cụ thể.
2. Hàn áp lực
Hầu hết các phương pháp hàn áp lực chỉ làm nóng kim loại cần hàn đến trạng thái dẻo hoặc thậm chí không làm nóng nó mà áp dụng một áp suất nhất định làm tính năng cơ bản.So với hàn nhiệt hạch, hàn áp lực có những ưu điểm nhất định khi hàn các mối nối kim loại khác nhau.Chỉ cần hình thức mối nối cho phép và chất lượng mối hàn có thể đáp ứng được yêu cầu thì hàn áp lực thường là lựa chọn hợp lý hơn.
Trong quá trình hàn áp lực, bề mặt tiếp xúc của các kim loại khác nhau có thể nóng chảy hoặc không.Tuy nhiên, do tác dụng của áp suất nên ngay cả khi có kim loại nóng chảy trên bề mặt cũng sẽ bị đùn và thải ra (chẳng hạn như hàn chớp và hàn ma sát).Chỉ trong một số trường hợp Kim loại nóng chảy vẫn còn sót lại sau khi hàn áp lực (chẳng hạn như hàn điểm).
Do hàn áp suất không làm nóng hoặc nhiệt độ gia nhiệt thấp nên nó có thể làm giảm hoặc tránh các tác động bất lợi của chu trình nhiệt lên tính chất kim loại của kim loại cơ bản và ngăn ngừa sự hình thành các hợp chất liên kim loại giòn.Một số hình thức hàn áp lực thậm chí có thể ép các hợp chất liên kim loại được tạo ra khỏi mối nối.Ngoài ra, không có vấn đề về sự thay đổi tính chất của kim loại mối hàn do pha loãng trong quá trình hàn áp lực.
Tuy nhiên, hầu hết các phương pháp hàn áp lực đều có những yêu cầu nhất định về hình thức mối nối.Ví dụ hàn điểm, hàn đường may, hàn siêu âm phải sử dụng mối nối chồng;khi hàn ma sát, ít nhất một phôi phải có tiết diện thân quay;hàn nổ chỉ áp dụng được cho các mối nối có diện tích lớn hơn... Thiết bị hàn áp lực vẫn chưa phổ biến.Những điều này chắc chắn hạn chế phạm vi ứng dụng của hàn áp lực.
3. Các phương pháp khác
Ngoài hàn nhiệt hạch và hàn áp lực, có một số phương pháp có thể được sử dụng để hàn các kim loại khác nhau.Ví dụ, hàn đồng là phương pháp hàn các kim loại khác nhau giữa kim loại phụ và kim loại cơ bản, nhưng điều được thảo luận ở đây là phương pháp hàn đồng đặc biệt hơn.
Có một phương pháp gọi là hàn nóng chảy, tức là mặt kim loại cơ bản có điểm nóng chảy thấp của mối nối kim loại khác nhau được hàn nóng chảy và mặt kim loại cơ bản có điểm nóng chảy cao được hàn đồng.Và thường thì kim loại giống như vật liệu cơ bản có điểm nóng chảy thấp được sử dụng làm vật hàn.Do đó, quá trình hàn giữa kim loại phụ hàn và kim loại cơ bản có điểm nóng chảy thấp là cùng một kim loại và không có khó khăn đặc biệt nào.
Quá trình hàn là giữa kim loại phụ và kim loại cơ bản có điểm nóng chảy cao.Kim loại cơ bản không nóng chảy hoặc kết tinh, điều này có thể tránh được nhiều vấn đề về khả năng hàn, nhưng kim loại phụ cần có khả năng làm ướt tốt kim loại cơ bản.
Một phương pháp khác được gọi là hàn đồng eutectic hoặc hàn khuếch tán eutectic.Điều này là để làm nóng bề mặt tiếp xúc của các kim loại khác nhau đến một nhiệt độ nhất định, sao cho hai kim loại tạo thành một eutectic có điểm nóng chảy thấp ở bề mặt tiếp xúc.Eutectic có điểm nóng chảy thấp là chất lỏng ở nhiệt độ này, về cơ bản trở thành một loại chất hàn mà không cần chất hàn bên ngoài.Phương pháp hàn.
Tất nhiên, điều này đòi hỏi phải hình thành eutectic có nhiệt độ nóng chảy thấp giữa hai kim loại.Trong quá trình hàn khuếch tán các kim loại khác nhau, vật liệu lớp trung gian được thêm vào và vật liệu lớp trung gian được nung nóng dưới áp suất rất thấp để nóng chảy hoặc tạo thành điểm nóng chảy thấp eutectic khi tiếp xúc với kim loại được hàn.Lớp chất lỏng mỏng hình thành lúc này, sau một thời gian nhất định của quá trình bảo quản nhiệt, làm cho vật liệu lớp trung gian tan chảy.Khi tất cả các vật liệu lớp trung gian được khuếch tán vào vật liệu cơ bản và đồng nhất, một mối nối kim loại khác nhau không có vật liệu trung gian có thể được hình thành.
Loại phương pháp này sẽ tạo ra một lượng nhỏ kim loại lỏng trong quá trình hàn.Vì vậy, nó còn được gọi là hàn chuyển pha lỏng.Đặc điểm chung của chúng là không có cấu trúc đúc trong mối nối.
Những điều cần lưu ý khi hàn các kim loại khác nhau
1. Xem xét các tính chất cơ lý và thành phần hóa học của mối hàn
(1) Từ góc độ cường độ bằng nhau, chọn que hàn đáp ứng các tính chất cơ lý của kim loại cơ bản hoặc kết hợp khả năng hàn của kim loại cơ bản với que hàn có cường độ không bằng và khả năng hàn tốt, nhưng xem xét hình thức kết cấu của hàn để đáp ứng cường độ bằng nhau.Các yêu cầu về độ bền và độ cứng khác.
(2) Làm cho thành phần hợp kim của nó phù hợp hoặc gần với vật liệu cơ bản.
(3) Khi kim loại cơ bản chứa hàm lượng tạp chất có hại C, S và P cao thì nên chọn que hàn có khả năng chống nứt và chống rỗ tốt hơn.Nên sử dụng điện cực canxi titan oxit.Nếu vẫn không khắc phục được có thể sử dụng que hàn loại có hàm lượng natri hydro thấp.
2. Xem xét các điều kiện làm việc và hiệu suất của mối hàn
(1) Trong điều kiện chịu tải trọng động và tải trọng va đập, ngoài việc đảm bảo độ bền còn có yêu cầu cao về độ bền va đập và độ giãn dài.Nên chọn điện cực loại hydro thấp, loại titan canxi và loại oxit sắt cùng một lúc.
(2) Nếu tiếp xúc với môi trường ăn mòn, phải lựa chọn que hàn thép không gỉ thích hợp dựa trên loại, nồng độ, nhiệt độ làm việc của môi trường và đó là quần áo thông thường hay ăn mòn giữa các hạt.
(3) Khi làm việc trong điều kiện mài mòn, cần phân biệt xem đó là mài mòn bình thường hay mài mòn, và mài mòn ở nhiệt độ bình thường hay nhiệt độ cao.
(4) Khi làm việc trong điều kiện không có nhiệt độ, nên chọn que hàn tương ứng đảm bảo tính chất cơ học ở nhiệt độ thấp hoặc cao.
3. Xem xét độ phức tạp của hình dạng chung của mối hàn, độ cứng, sự chuẩn bị vết nứt hàn và vị trí hàn.
(1) Đối với các mối hàn có hình dạng phức tạp hoặc độ dày lớn, ứng suất co ngót của kim loại mối hàn trong quá trình nguội lớn và dễ xảy ra vết nứt.Phải lựa chọn các loại que hàn có khả năng chống nứt tốt như que hàn có hàm lượng hydro thấp, que hàn có độ bền cao hoặc que hàn oxit sắt.
(2) Đối với các mối hàn không thể lật do điều kiện, phải chọn que hàn có thể hàn được ở mọi vị trí.
(3) Đối với các bộ phận hàn khó làm sạch, hãy sử dụng que hàn có tính axit, có tính oxy hóa cao và không nhạy cảm với cặn và dầu để tránh các khuyết tật như lỗ chân lông.
4. Xem xét thiết bị hàn
Ở những nơi không có máy hàn DC thì không nên sử dụng que hàn có nguồn điện DC hạn chế.Thay vào đó nên sử dụng que hàn có nguồn điện AC và DC.Một số loại thép (như thép chịu nhiệt peclit) cần loại bỏ ứng suất nhiệt sau khi hàn, nhưng không thể xử lý nhiệt do điều kiện thiết bị (hoặc hạn chế về kết cấu).Thay vào đó, nên sử dụng que hàn làm bằng vật liệu kim loại không nền (chẳng hạn như thép không gỉ austenit) và không cần xử lý nhiệt sau hàn.
5. Xem xét cải tiến quy trình hàn và bảo vệ sức khỏe người lao động
Trường hợp cả điện cực axit và kiềm đều có thể đáp ứng yêu cầu thì nên sử dụng điện cực axit càng nhiều càng tốt.
6. Xem xét năng suất lao động và tính hợp lý về mặt kinh tế
Trong trường hợp có cùng hiệu suất, chúng ta nên thử sử dụng que hàn axit có giá thành thấp hơn thay vì que hàn kiềm.Trong số các loại que hàn axit thì loại titan và loại titan-canxi là đắt nhất.Theo tình hình tài nguyên khoáng sản của nước ta, sắt titan cần được phát huy mạnh mẽ.Que hàn tráng.
Thời gian đăng: Oct-27-2023