Fatores que afetam o desempenho de soldagem de materiais metálicos

A soldabilidade dos materiais metálicos refere-se à capacidade dos materiais metálicos de obter excelentes juntas de soldagem sob condições como certos processos de soldagem, incluindo métodos de soldagem, materiais de soldagem, especificações de soldagem e formas estruturais de soldagem. Um metal, se puder ser utilizado em aplicações mais comuns e se um simples processo de soldagem obtiver excelentes juntas de soldagem, considera-se que este metal possui bom desempenho de soldagem. A soldabilidade dos materiais metálicos é geralmente dividida em dois aspectos: soldabilidade do processo e soldabilidade do uso.

1. Fatores materiais

Os materiais incluem metal base e materiais de soldagem. Nas mesmas condições de soldagem, os principais fatores que determinam a soldabilidade do metal base são suas próprias propriedades físicas e composição química.

Em termos de propriedades físicas: fatores como ponto de fusão, condutividade térmica, coeficiente de expansão linear, densidade, capacidade térmica e outros fatores do metal têm impacto em processos como ciclo térmico, fusão, cristalização, mudança de fase, etc. , afetando assim a soldabilidade. O aço inoxidável e outros materiais têm baixa condutividade térmica. Materiais com grande gradiente de temperatura, alta tensão residual e grande deformação durante a soldagem.

Em termos de composição química, o elemento carbono tem maior influência, o que significa que o teor de carbono do metal determina sua soldabilidade. À medida que o teor de carbono no aço aumenta, a tendência de endurecimento aumenta, a plasticidade diminui e a soldagem é fácil de ocorrer. Rachaduras. Portanto, quanto maior o teor de carbono, pior será a soldabilidade. O aço de baixo carbono e o aço de baixa liga com teor de carbono inferior a 0,25% apresentam excelente plasticidade e resistência ao impacto. A plasticidade e a resistência ao impacto da junta soldada após a soldagem também são muito boas. Soldagem Não há necessidade de pré-aquecimento e tratamento térmico pós-soldagem, e o processo de soldagem é fácil de controlar, por isso possui boa soldabilidade.

Os materiais de soldagem participam diretamente de uma série de reações químicas metalúrgicas durante o processo de soldagem, que determinam a composição, estrutura, desempenho e formação de defeitos do metal de solda. Se os materiais de soldagem forem selecionados incorretamente e não corresponderem ao metal base, não só será impossível obter uma junta que atenda aos requisitos de uso, mas também introduzirá a ocorrência de defeitos como trincas e alterações nas propriedades estruturais. Portanto, a seleção correta dos materiais de soldagem é um fator importante para garantir juntas soldadas de alta qualidade.

2. Fatores de processo

Os fatores do processo incluem método de soldagem, parâmetros do processo de soldagem, sequência de soldagem, pré-aquecimento, pós-aquecimento e tratamento térmico pós-soldagem, etc. O método de soldagem tem grande influência na soldabilidade, principalmente em dois aspectos: características da fonte de calor e condições de proteção.

As fontes de calor dos diferentes métodos de soldagem são muito diferentes em termos de potência, densidade de energia, temperatura máxima de aquecimento, etc. Metais soldados sob diferentes fontes de calor apresentarão diferentes propriedades de soldagem. Por exemplo, a soldagem por eletroescória tem alta potência, mas baixa densidade de energia. , a temperatura máxima de aquecimento não é alta, o aquecimento é lento durante a soldagem e o tempo de residência em alta temperatura é longo, resultando em grãos grossos na zona afetada pelo calor e uma redução significativa na resistência ao impacto, que deve ser melhorada normalizando o tratamento . Em contraste, soldagem por feixe de elétrons, soldagem a laser, etc. Este método tem baixo consumo de energia, mas alta densidade de energia e aquecimento rápido. O tempo de residência em alta temperatura é curto, a zona afetada pelo calor é muito estreita e não há perigo de crescimento de grãos.

Ajustar os parâmetros do processo de soldagem, tomar outras medidas do processo, como pré-aquecimento, pós-aquecimento, soldagem multicamadas e controlar a temperatura intercamada, pode ajustar e controlar o ciclo térmico de soldagem, alterando assim a soldabilidade do metal. Por exemplo, pré-aquecimento antes da soldagem ou após a soldagem Ao tomar medidas como o tratamento térmico, é perfeitamente possível obter juntas soldadas sem defeitos de trinca e atendendo aos requisitos de desempenho.

3. Fatores estruturais

Refere-se principalmente à influência da estrutura de soldagem e da forma do projeto da junta de soldagem, como forma estrutural, tamanho, espessura, forma da ranhura da junta, layout da solda e formato da seção transversal, etc. na soldabilidade. Sua influência se reflete principalmente na transferência de calor e na força. Em termos de estado, diferentes espessuras de placa, diferentes formas de juntas ou formatos de ranhura têm diferentes direções de velocidade de transferência de calor e taxas de transferência de calor, que afetam a direção de cristalização e o crescimento de grãos da poça fundida . A mudança da estrutura, a espessura da placa e a costura de soldagem O layout, etc., determina a rigidez e a restrição da junta, o que afeta o estado de tensão da junta. Morfologia cristalina deficiente, concentração severa de tensões e tensões excessivas de soldagem são as condições básicas para a formação de trincas de soldagem. Reduza a rigidez da junta durante o projeto. A redução de soldas cruzadas e a redução de vários fatores que causam concentração de tensão são medidas importantes para melhorar a soldabilidade.

4. Condições de Uso

Refere-se à temperatura de trabalho, às condições de carga e ao meio de trabalho durante o período de serviço da estrutura soldada. Este ambiente de trabalho e condições operacionais exigem que a estrutura soldada tenha desempenho correspondente. Por exemplo, a estrutura soldada trabalhando em baixa temperatura deve ter resistência à fratura frágil; trabalhando em alta temperatura A estrutura deve ter resistência à fluência; a estrutura que trabalha sob cargas alternadas deve ter boa resistência à fadiga; o recipiente soldado trabalhando em meio ácido, alcalino ou salino deve ter alta resistência à corrosão, etc. Em suma, quanto melhores forem as condições de utilização, quanto mais elevados forem os requisitos de qualidade das juntas soldadas, mais difícil será garantir a soldabilidade do material.