特种金属的焊接工艺与操作技巧研究

特种金属的焊接工艺与操作技巧研究

杨超

身份证：211402198706194013  辽宁葫芦岛 125004

摘要：在金属加工工艺领域中，焊接是一种年轻但发展非常迅速的加工方法，目前已经发展成为一门独立的学科，并在能源、交通、建筑，特别是机械制造部门中得到广泛的应用。随着经济与科学技术的发展进步，焊接技术将发挥越来越大的作用。随着新能源的开发与焊接质量的提高，焊接技术的应用范围有了明显扩展，目前一些现代化的大型设备，如大型高参数的压力容器与贮罐、大吨位油轮、超音速飞机、大功率的核发电设备以及水力、火力发电设备等，都大量采用了焊接结构。基于此，以下对特种金属的焊接工艺与操作技巧进行了探讨，以供参考。

关键词：特种金属；焊接工艺；操作技巧研究

引言

随着大功率压电换能器的出现和大功率超声焊接设备的逐渐成熟，金属超声点焊（ultrasonicspotwelding，USW）技术克服了早期超声能量不足的问题，在材料加工过程中发挥着越来越重要的作用，引起广泛的关注与研究。USW是一种节能环保的新兴特种焊接技术，具有无飞溅、热输入小、效率高和易于实现自动化等优点，而且非常适合Al、Cu、Mg、Ti等同种及异种金属间的连接，目前已在航空航天、电力电子和交通运输等领域被广泛应用。

1焊接未熔合与未焊透的产生原因及危害

焊条与焊道或焊道与焊道间不能完全熔化的连接部位叫做“不熔”，其原因是由于焊料的温度过低，焊条、焊丝或焊枪的火焰向焊口的一边倾斜，从而导致母材料或上一焊条没有充分融化而被充满的金属所覆盖；也有可能是因为不清洁的槽口和层间，或是一面焊的两面成型过程中，一层的电弧点燃太快等。未熔合会导致焊接连接的机械强度下降，而未熔合会导致焊缝的承受能力下降。未焊透是焊接时接头根部未完全熔透的现象，对于对接焊缝也指焊缝深度未达到设计要求的现象。焊接过程中焊接坡口钝边过大，坡口角度太小；焊接电流过小，焊接速度太快，使熔深浅，边缘未充分熔化；焊条角度不正确，电弧偏吹，使电弧热量偏于焊件一侧；层间或母材边缘的铁锈或氧化皮及油污等未清理干净都可能导致焊接未焊透。未焊透是一种比较严重的焊接缺陷，它会使焊缝的强度降低，引起应力集中。因此，重要的焊接接头不允许存在焊接未焊透。

2特种金属的焊接工艺与操作技巧研究

2.1材料预处理

对材料进行预处理对于提升接头强度具有重要意义，主要包括表面处理和预热处理，以增大焊缝界面塑性变形区，提升接头机械连接强度。焊前对工件进行表面处理的目的是改善表面粗糙度。发现粗糙度过大会导致钢/镍接头强度明显降低，原因是表面粗糙的“尖峰”区域内存在较大的应力集中，会优先形成连接而抑制新接触面的生成，在界面处容易出现未焊合区域。对工件进行表面处理（正常、酸腐蚀和金刚石砂纸打磨）后，发现随着工件表面粗糙度的增加，接头强度逐渐降低。这是由于过大的表面粗糙度使得工件间的相对运动逐渐下降，减弱了界面处材料的水平剪切力与温升，进而降低了材料的塑性变形程度，不利于良好接头的形成。因此，过大的粗糙度不仅会导致未焊合区域的出现，而且会降低材料的塑性变形程度，都不利于良好接头的形成。然而，通过建立中尺度模型发现，粗糙度的适当增加，反而有助于提升接头强度。粗糙度的适当增加，可以提高USW过程中的摩擦产热，界面温升增加，材料流动阻力降低，使得界面处材料的“机械自锁”现象增强，接头强度提升。对工件进行表面处理，适当提高材料表面粗糙度对于改善界面塑性变形程度，进而增强接头的机械连接强度有着重要意义。

2.2激光焊接

飞机、汽车等大型构件多采用焊接加工。作为最轻的结构材料，复杂的镁合金中小型部件也常采用焊接方法进行连接，如自行车镁合金支架、黑匣壳体、飞机座椅等。为此衍生出了多种焊接方法，如非熔化极惰性气体保护焊（TIG）、熔化极惰性气体保护电弧焊（MIG）、搅拌摩擦焊、电子束焊及电阻点焊等。TIG和MIG工艺是镁合金的主要焊接方法，特别适用于去除和修复铸造缺陷。但这两种工艺存在焊接速度低、热影响区和熔化区大及收缩率高等问题。激光焊接技术是一种新型的焊接工艺方法，与一般弧焊技术相比，激光焊接具有焊接速度快、能量密度高、作用位置易控制，以及焊后冷却速度快等优点。采用激光进行焊接不仅可以大幅提高焊接生产速度，还可以得到高强度、小变形的高质量焊接接头，且可以对高精度的焊接结构进行焊接。采用激光焊接工艺对镁合金进行焊接时，可以精准控制激光入射的位置，提高焊接精度；在焊后较快的冷却速度下，有利于减小热影响区，提高接头强度。因此，激光焊对镁合金器件的发展和工程应用具有独特的优势。

2.3预热、保温、焊接速度等焊接工艺需要进行严格控制

奥氏体不锈钢与珠光体钢的焊接是特殊金属加工领域中比较困难的连接方法。对于奥氏体不锈钢与珠光体钢的焊接，由于两种材料的特性不同，进行焊接时，往往会面临很多挑战。首先，由于热膨胀系数不同，在高温下容易产生变形和应力集中；其次，由于成分和晶体结构不同，焊缝区域容易出现裂纹和夹渣等质量问题；此外，在选用焊接材料和焊接工艺时也需要做出合理的选择。针对这些问题，焊接工艺需要进行严格控制，包括预热、保温、焊接速度等方面。还需要在材料选择、预处理和后处理等方面做好工作，以确保焊接质量达到要求。总的来说，奥氏体不锈钢与珠光体钢的焊接需要具备专业知识和技能，采取合适的焊接工艺和措施，才能确保焊接质量和耐久性，更好地满足不同行业对于高品质焊接的需求，同时也推动整个制造业的发展。

2.4电切割技术

电切割技术指的是在进行有色金属材料成型加工过程中根据零件形状的负极来采取最为合适的切割路线，并通过正极溶解的基本方式来实现有色金属材料的切割。电切割技术在所有的有色金属材料成型及加工方法中也属于一种应用较为广泛，效果较为明显的成熟技术，电切割技术由于采用的是金属材料正极溶解的方式，对于金属其它各个方面不会造成任何的影响，通过局部高温便能够实现有色金属材料的切割加工，能够最大程度上防止有色金属材料在成型加工过程中出现任何的质量及性能问题。不过在使用电切割技术法时也需要根据有色金属材料的属性以及目标零件的特性来选择对应的切割参数，不管是切割速度快慢还是其它方面的一些因素都可能会对其最终的生成质量造成一定程度的影响。

结束语

特种金属焊接时，对于金属焊接高技术制造工艺的特征，不同的焊接工艺和技巧适用于不同的材料和条件，每种工艺都有其独特的优缺点。因此，在选择和使用焊接工艺时，需要综合考虑材料的特性、成本和生产环境等多个因素，以达到最佳的效果和经济效益。焊接人员需要具备扎实的理论基础和丰富的实践经验，确保焊接质量符合要求。总之，正确选择和运用焊接工艺和技巧，是保证焊接质量和效率的关键。

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