[发明专利]异种金属摆动电弧窄间隙多层多道非对称电流焊接方法

说明书

本发明公开了一种异种金属摆动电弧窄间隙多层多道非对称电流焊接方法，根据所需焊接异种金属的坡口两侧两种不同金属的焊接性、母材厚度及坡口宽度，获得热输入及界面化合物厚度与焊接电流的关系；根据界面化合物厚度与焊接电流的关系确定出两种材料各自的最适宜电流，通过非对称电流方法由摆动位置自动调整焊接两种不同金属时的电流大小，从而控制对两种金属的热输入，使化合物分解的速度大于生长的速度，减小了金属间化合物厚度，降低了焊缝脆性，提高了焊缝接头组织的均匀性。根据获得热输入与焊接电流的关系确定出电弧摆动的最佳角度和侧壁停留时间，得到一个焊接热输入与金属间化合物生长的最佳平衡点，减少了焊接变形和残余应力。

技术领域

本发明涉及一种异种金属窄间隙熔钎焊焊接方法，具体涉及一种异种金属摆动电弧窄间隙多层多道非对称电流焊接方法。

背景技术

异种金属材料熔钎焊在现代的工业生产中已经成为一种重要的金属加工工艺方法，其被广泛应用于船舶、航空航天、汽车工业及机械制造等诸多现代工业部门。但异种金属焊接对焊缝的强度、韧性、耐腐蚀性、气密性等性能要求十分严格，而且其脆性金属间化合物会严重影响焊接接头性能，因此异种金属材料的焊接一直是焊接领域的难点和热点问题。异种金属之间不易焊接的原因主要是由于两种材料的差异性导致的，其具体体现在两种金属化学成分的不均匀性、组织结构的不均匀性、熔点的不同和应力应变特性的不同等方面。普通焊接方法对异种金属进行焊接时，其对两种金属的热输入相同，会导致熔点低的金属熔池过热，热焓增大，凝固变慢，产生脆性金属间化合物和粗大的组织，使焊缝脆性增加，严重影响焊缝性能。

随着大型船舶、高压压力容器等行业的发展，窄间隙中厚板的焊接越来越广泛，但窄间隙焊接对设备的可靠性和电弧的稳定性要求很高，常规焊接方法热输入不稳定，过小时坡口两侧无法获得均匀的熔透，过大时会产生气孔、夹渣、变形、裂纹等一系列焊接缺陷，影响焊接质量。

冶金上不相容的异种金属中厚板的多层多道焊在国内外的研究尚属空白，如何保证成形及有效控制热输入、层间温度、界面化合物厚度及接头残余应力与变形是获得优质连接接头的关键问题。

发明内容

本发明为克服上述现有技术难题，提供一种异种金属摆动电弧窄间隙多层多道非对称电流焊接方法，该方法通过非对称电流方法自动调节焊接两种不同金属时的电流大小，从而控制对两种金属的热输入，使化合物分解的速度大于生长的速度，减小了金属间化合物厚度，降低了焊缝脆性，提高了焊缝接头组织的均匀性。控制电弧摆动的角度和侧壁停留时间可以使坡口两侧获得最适宜的焊接热输入，减少焊接变形和残余应力。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种异种金属摆动电弧窄间隙多层多道非对称电流焊接方法，包括如下步骤：

1）根据所需焊接异种金属的坡口两侧两种不同金属的焊接性、母材厚度及坡口宽度，获得热输入及界面化合物厚度与焊接电流的关系；

2）根据界面化合物厚度与焊接电流的关系确定出两种材料各自的最适宜电流，通过非对称电流方法由摆动位置自动调整焊接两种不同金属时的电流大小；

3）根据获得热输入与焊接电流的关系确定出电弧摆动的最佳角度和侧壁停留时间，得到一个焊接热输入与金属间化合物生长的最佳平衡点。

本发明的有益效果是：

该方法通过摆动电弧+非对称电流方法自动调节焊接两种不同金属时的电流大小，从而控制对两种金属的热输入来影响化合物的生长和分解过程，使化合物分解的速度大于生长的速度，从而实现化合物厚度的最小化，减小焊缝脆性，提高焊缝接头组织的均匀性。以铝和钢为例，采用摆动电弧两侧非对称电流调节铝钢两侧热输入，铝侧稍大保证铝的熔透，钢侧电流较小控制化合物生长。通过确定一个最佳的电弧摆动角度和侧壁停留时间，既可以保证坡口两侧获得均匀的熔透，又可以降低焊接热输入，从而控制金属间化合物生长并减少焊接变形和残余应力。

附图说明