Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất hàn của vật liệu kim loại

Khả năng hàn của vật liệu kim loại đề cập đến khả năng vật liệu kim loại có được mối hàn tuyệt vời trong các điều kiện như quy trình hàn nhất định, bao gồm phương pháp hàn, vật liệu hàn, thông số kỹ thuật hàn và dạng kết cấu hàn. Một kim loại, nếu nó có thể được sử dụng phổ biến hơn và nếu một quy trình hàn đơn giản thu được các mối hàn tuyệt vời thì được coi là kim loại này có hiệu suất hàn tốt. Khả năng hàn của vật liệu kim loại thường được chia thành hai khía cạnh: khả năng hàn trong quá trình và khả năng hàn sử dụng.

1.Yếu tố vật chất

Vật liệu bao gồm kim loại cơ bản và vật liệu hàn. Trong cùng điều kiện hàn, các yếu tố chính quyết định khả năng hàn của kim loại cơ bản là tính chất vật lý và thành phần hóa học của chính nó.

Về tính chất vật lý: các yếu tố như điểm nóng chảy, độ dẫn nhiệt, hệ số giãn nở tuyến tính, mật độ, nhiệt dung và các yếu tố khác của kim loại đều có tác động đến các quá trình như chu trình nhiệt, nóng chảy, kết tinh, chuyển pha, v.v.. , do đó ảnh hưởng đến khả năng hàn. Thép không gỉ và các vật liệu khác có độ dẫn nhiệt thấp. Vật liệu có gradient nhiệt độ lớn, ứng suất dư cao và biến dạng lớn trong quá trình hàn.

Về thành phần hóa học, nguyên tố cacbon có ảnh hưởng lớn nhất, nghĩa là hàm lượng cacbon trong kim loại quyết định khả năng hàn của nó. Khi hàm lượng cacbon trong thép tăng lên thì xu hướng đông cứng tăng lên, độ dẻo giảm đi và dễ xảy ra hiện tượng hàn. Vết nứt. Do đó, hàm lượng carbon càng cao thì khả năng hàn càng kém. Thép carbon thấp và thép hợp kim thấp có hàm lượng carbon dưới 0,25% có độ dẻo và độ bền va đập tuyệt vời. Độ dẻo và độ bền va đập của mối hàn sau khi hàn cũng rất tốt. Hàn Không cần gia nhiệt trước và xử lý nhiệt sau hàn, quá trình hàn dễ kiểm soát nên có khả năng hàn tốt.

Vật liệu hàn tham gia trực tiếp vào một loạt các phản ứng luyện kim hóa học trong quá trình hàn, quyết định thành phần, cấu trúc, đặc tính và hình thành các khuyết tật của kim loại mối hàn. Nếu vật liệu hàn được lựa chọn không đúng cách và không phù hợp với kim loại cơ bản, không những không thể có được mối nối đáp ứng yêu cầu sử dụng mà còn có thể gây ra các khuyết tật như vết nứt và thay đổi đặc tính kết cấu. Vì vậy, việc lựa chọn đúng vật liệu hàn là yếu tố quan trọng để đảm bảo mối hàn có chất lượng cao.

2. Yếu tố quá trình

Các yếu tố quy trình bao gồm phương pháp hàn, các thông số quy trình hàn, trình tự hàn, gia nhiệt trước, gia nhiệt sau và xử lý nhiệt sau hàn, v.v. Phương pháp hàn có ảnh hưởng lớn đến khả năng hàn, chủ yếu ở hai khía cạnh: đặc tính nguồn nhiệt và điều kiện bảo vệ.

Các nguồn nhiệt của các phương pháp hàn khác nhau rất khác nhau về công suất, mật độ năng lượng, nhiệt độ gia nhiệt tối đa, v.v. Kim loại được hàn dưới các nguồn nhiệt khác nhau sẽ thể hiện tính chất hàn khác nhau. Ví dụ, hàn điện xỉ có công suất cao nhưng mật độ năng lượng thấp. , nhiệt độ gia nhiệt tối đa không cao, gia nhiệt chậm trong quá trình hàn và thời gian lưu trú ở nhiệt độ cao kéo dài, dẫn đến các hạt thô trong vùng chịu ảnh hưởng nhiệt và giảm đáng kể độ bền va đập, phải được cải thiện bằng cách xử lý bình thường . Ngược lại, hàn chùm tia điện tử, hàn laser, v.v. Phương pháp này có công suất thấp nhưng mật độ năng lượng cao và làm nóng nhanh. Thời gian lưu trú ở nhiệt độ cao ngắn, vùng ảnh hưởng nhiệt rất hẹp và không có nguy cơ phát triển hạt.

Việc điều chỉnh các thông số quá trình hàn, thực hiện các biện pháp xử lý khác như gia nhiệt trước, gia nhiệt sau, hàn nhiều lớp và kiểm soát nhiệt độ giữa các lớp, có thể điều chỉnh và kiểm soát chu trình nhiệt hàn, từ đó thay đổi khả năng hàn của kim loại. Ví dụ, làm nóng trước trước khi hàn hoặc sau khi hàn Bằng cách thực hiện các biện pháp như xử lý nhiệt, hoàn toàn có thể có được các mối hàn không có khuyết tật về vết nứt và đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất.

3. Yếu tố cấu trúc

Nó chủ yếu đề cập đến ảnh hưởng của cấu trúc hàn và hình thức thiết kế mối hàn, chẳng hạn như hình dạng kết cấu, kích thước, độ dày, dạng rãnh mối nối, bố trí mối hàn và hình dạng mặt cắt ngang, v.v. về khả năng hàn. Ảnh hưởng của nó chủ yếu được phản ánh ở sự truyền nhiệt và lực. Về trạng thái, độ dày tấm khác nhau, dạng khớp hoặc hình dạng rãnh khác nhau có hướng tốc độ truyền nhiệt và tốc độ truyền nhiệt khác nhau, ảnh hưởng đến hướng kết tinh và sự phát triển hạt của bể nóng chảy. . Sự chuyển đổi của kết cấu, độ dày tấm và đường hàn Cách bố trí, v.v., quyết định độ cứng và khả năng kiềm chế của mối nối, ảnh hưởng đến trạng thái ứng suất của mối nối. Hình thái tinh thể kém, nồng độ ứng suất cao và ứng suất hàn quá mức là những điều kiện cơ bản hình thành các vết nứt hàn. Giảm độ cứng của khớp trong quá trình thiết kế. Giảm các mối hàn chéo và giảm các yếu tố khác nhau gây ra sự tập trung ứng suất là những biện pháp quan trọng để cải thiện khả năng hàn.

4. Điều kiện sử dụng

Nó đề cập đến nhiệt độ làm việc, điều kiện tải và môi trường làm việc trong thời gian sử dụng của kết cấu hàn. Môi trường làm việc và điều kiện hoạt động này đòi hỏi kết cấu hàn phải có tính năng tương ứng. Ví dụ, kết cấu hàn làm việc ở nhiệt độ thấp phải có khả năng chống gãy giòn; làm việc ở nhiệt độ cao Kết cấu phải có khả năng chống rão; kết cấu làm việc dưới tải trọng xen kẽ phải có khả năng chịu mỏi tốt; thùng chứa hàn làm việc trong môi trường axit, kiềm hoặc muối phải có khả năng chống ăn mòn cao, v.v. Tóm lại, điều kiện sử dụng càng khắc nghiệt, yêu cầu chất lượng mối hàn càng cao thì càng khó đảm bảo khả năng hàn của vật liệu.