Per motivi strutturali, applicativi o economici, molte industrie hanno la necessità di unire diversi materiali metallici. Combinando diversi metalli è possibile sfruttare al meglio le migliori proprietà di ciascun metallo. Pertanto, prima di iniziare qualsiasi operazione di saldatura, il saldatore deve determinare le proprietà di ciascun materiale, che includono il punto di fusione del metallo, l'espansione termica, ecc. Il processo di saldatura viene quindi selezionato in base alle proprietà del materiale.
La saldatura di metalli dissimili è il processo di saldatura di due o più materiali diversi (diversi per composizione chimica, organizzazione o proprietà metallurgiche, ecc.) in determinate condizioni di processo. Nella saldatura di metalli dissimili, la più comune è la saldatura di acciai dissimili, seguita dalla saldatura di metalli non ferrosi dissimili. Quando vengono saldati metalli diversi, viene prodotto uno strato di transizione con proprietà diverse dal materiale base. A causa delle differenze significative nelle proprietà elementari, fisiche e chimiche di metalli dissimili, la saldatura di materiali dissimili è tecnicamente molto più complessa della saldatura di materiali dissimili.
Quali sono i problemi della saldatura di metalli dissimili?
1. Maggiore è la differenza nel punto di fusione di materiali diversi, più difficile è saldare.
Questo perché il basso punto di fusione del materiale raggiunge lo stato di fusione, l'alto punto di fusione del materiale è ancora allo stato solido, quando il materiale fuso è facile da penetrare nei bordi di grano della zona surriscaldata, che può causare la perdita di materiali a basso punto di fusione, elementi di lega bruciati o evaporati, rendendo difficoltosa la saldatura del giunto. Ad esempio, quando si saldano ferro e piombo (differenza del punto di fusione), non solo i due materiali allo stato solido non possono dissolversi a vicenda, ma anche allo stato liquido non possono dissolversi a vicenda, il metallo liquido è distribuito a strati e dopo aver raffreddato ogni cristallizzazione separata.
2. Maggiore è la differenza nel coefficiente di dilatazione lineare di materiali diversi, più difficile è la saldatura.
Maggiore è il coefficiente di dilatazione lineare del materiale, maggiore è il tasso di espansione termica, maggiore è il restringimento durante il raffreddamento, la cristallizzazione del bagno di fusione produrrà una grande sollecitazione di saldatura. Questo stress di saldatura non è facile da eliminare, il risultato produrrà una grande deformazione della saldatura. Poiché il materiale su entrambi i lati della saldatura è soggetto a diversi stati di sollecitazione, si possono facilmente formare crepe nella zona di saldatura e termicamente alterata e persino portare allo strappo del metallo di saldatura e del materiale di base.
3. Maggiore è la differenza di conduttività termica e capacità termica specifica di materiali diversi, più difficile è saldare.
La conduttività termica e la capacità termica specifica del materiale faranno deteriorare le condizioni di cristallizzazione del metallo saldato, i grani saranno gravemente grossolani e influiranno sulle proprietà bagnanti dei metalli refrattari. Pertanto, per la saldatura dovrebbe essere selezionata una forte fonte di calore, la posizione della fonte di calore dovrebbe essere orientata verso il lato del materiale di base con una buona conduttività termica durante la saldatura.
4. Maggiore è la differenza tra le proprietà elettromagnetiche di materiali diversi, maggiore è la difficoltà di saldatura.
Perché maggiore è la differenza di elettromagnetismo del materiale, più instabile è l'arco di saldatura, peggiore è la saldatura.
5. Più composti intermetallici si formano tra materiali diversi, più difficile è saldare.
Poiché i composti intermetallici hanno una maggiore fragilità, portano facilmente a crepe e persino fratture nella saldatura.
6. Più forte è l'ossidazione di materiali diversi, più difficile è saldare.
Se si saldano rame e alluminio con il metodo di saldatura per fusione, il pool di fusione è molto facile da formare ossidi di rame e alluminio. Durante il raffreddamento della cristallizzazione, la presenza di ossidi ai bordi dei grani può ridurre la forza di legame intergranulare.
7. Quando si saldano materiali dissimili, la saldatura e i due metalli di base sono difficili da raggiungere i requisiti di uguale resistenza.
Ciò è dovuto al basso punto di fusione degli elementi metallici facilmente bruciati ed evaporati durante la saldatura, con conseguenti cambiamenti nella composizione chimica della saldatura, proprietà meccaniche ridotte, specialmente quando si saldano metalli non ferrosi dissimili più significativi.
L'applicazione della tecnologia di saldatura laser per la saldatura di metalli diversi
1. Saldatura laser rame e acciaio
La saldatura di rame e acciaio è tipica della saldatura di materiali dissimili. Il punto di fusione, la conduttività termica, il coefficiente di dilatazione lineare e le proprietà meccaniche di rame e acciaio sono molto diversi, il che non favorisce la saldatura diretta di rame e acciaio. La saldatura laser di rame e acciaio è diventata l'attuale tendenza di sviluppo basata sui vantaggi di elevata densità di energia termica, bassa quantità di metallo fuso, zona termicamente alterata stretta, elevata qualità del giunto e alta produttività della saldatura laser. Tuttavia, il tasso di assorbimento del rame per la maggior parte delle applicazioni industriali è relativamente basso e il rame è anche soggetto a difetti come ossidazione, porosità e screpolature durante il processo di saldatura. Basato sul processo di saldatura laser laser multimodale di metalli dissimili in rame e acciaio da sviluppare ulteriormente.
2. Saldatura laser alluminio e acciaio
Alluminio, differenza del punto di fusione dell'acciaio, parti metalliche facili da formare composte da materiali dissimili e alluminio, lega di acciaio con caratteristiche di alta riflettività e alta conduttività termica, è difficile formare un buco della serratura nel processo di saldatura, la saldatura richiede un'elevata densità di energia . Gli esperimenti hanno scoperto che controllando l'energia laser e il tempo di azione del materiale, è possibile ridurre lo spessore dello strato di reazione dell'interfaccia, controllare efficacemente la generazione di fasi intermedie.
3. Saldatura laser di magnesio alluminio e lega di alluminio magnesio
L'alluminio e le sue leghe hanno una buona resistenza alla corrosione, un'elevata resistenza specifica, una buona conduttività elettrica e termica e altri vantaggi. Il magnesio è più leggero dell'alluminio, un metallo non ferroso, inoltre ha un'elevata resistenza specifica e rigidità e una buona capacità sismica. Il problema principale della saldatura di magnesio e alluminio è che il materiale di base stesso è molto facile da ossidare, coefficiente di scambio termico, facile da produrre crepe e pori e altri difetti di saldatura e molto facile da produrre composti intermetallici, che riduce significativamente le proprietà meccaniche di giunti saldati.
