先进自适应控制熔化极气体保护焊焊接工艺

先进自适应控制熔化极气体保护焊焊接工艺

刊名：Journal of Engineering Manufacture（英）

刊期：2014年第14期

作者：Belinga Mvola et al

编译：朱会

介绍了应用于异种材料焊接的先进自适应熔化极气体保护焊焊接工艺，提出了改进焊接工艺的相关参数。

异种有色金属材料的焊接需要不同的焊接标准、基底原料特性（母材特性）、电极以及焊接工艺。采用先进的自适应熔化极气体保护焊焊接异种金属（如S3455和高强度钢）时，机械手的使用可以使焊接部分具有较好的微观结构和物理性质。当使用熔化极气体保护焊焊接铁素体不锈钢（STS441）和碳钢（SS400）时，其焊缝与铁素体不锈钢具有相同的高温抗拉强度，并且在界面生成的马氏体对焊缝的高温抗拉强度几乎没有影响。

优化自适应控制熔化极气体保护焊的焊接参数（如允许电流、电压、电极进给率和触头与组件的工作距离）可以提高异种金属焊接的可行性。通过改善熔融控制，减少合金元素（如P、S和C）的迁移可以改善焊接可行性。控制合金的熔融有利于高合金钢与不锈钢、淬火钢与铁素体钢的异种焊接。

Mg/Al异种金属可以使用纯Cu作为填料，通过冷金属过渡技术进行焊接，并可形成各种Al-Cu金属间化合物，接头强度为34.7MPa，且在熔融区域Mg构件熔融会提高焊接处的显微硬度值。采用先进的熔化极气体保护焊可成功焊接AZ31镁合金和2B50铝合金。在焊接Al和Mg合金时，将Zn箔作为中间层可以防止宏观裂纹的产生。

异种有色金属和黑色金属之间的焊接是很困难的，因为它们的二元相图显示具有很少的固态复合物。传统的熔化极气体保护焊能够焊接不同的有色金属，但保证不了焊接接头的质量。控制不足使合金在焊接过程达不到有色金属（如Al/Fe）间的窄溶解度范围。采用先进的熔化极气体保护焊能够增强对焊接过程的控制使其满足焊接参数要求，而且能够明显降低金属间化合物的形成。

异种金属Al与Zn涂层钢板可以使用改进的交流脉冲惰性气体保护焊–钎焊进行无缝隙焊接。在进行无缝焊接的过程中，能够在钢和焊缝金属的交界面上形成金属间化合物相。其中，金属间化合物层的厚度和成分随焊接热输入的变化而变化。焊接异种金属时，建议采用对碳钢影响尽可能小的焊接工艺，并能够最大限度地减少过渡区和热影响区宽度的焊接技术。

焊接有色金属和黑色金属时，选择焊接工艺是关键因素。焊接热输入影响熔融和合金元素的迁移，而具有更大灵活性和适应性的熔化极气体保护焊可以降低熔融和由热膨胀系数差异造成的残余应力。