Existen algunos problemas inherentes a la soldadura de metales diferentes que dificultan su desarrollo, como la composición y el rendimiento de la zona de fusión de metales diferentes.La mayor parte del daño a la estructura de soldadura de metales diferentes ocurre en la zona de fusión.Debido a las diferentes características de cristalización de las soldaduras en cada sección cerca de la zona de fusión, también es fácil formar una capa de transición con bajo rendimiento y cambios en la composición.
Además, debido al largo tiempo a alta temperatura, la capa de difusión en esta zona se expandirá, lo que aumentará aún más las irregularidades del metal.Además, cuando se sueldan metales diferentes o después del tratamiento térmico o la operación a alta temperatura después de la soldadura, a menudo se encuentra que el carbono en el lado de baja aleación "migra" a través del límite de la soldadura hacia la soldadura de alta aleación, formando capas de descarburación en ambos lados de la línea de fusión.Y la capa de carburación, el metal base forma una capa de descarburación en el lado de baja aleación, y la capa de carburación se forma en el lado de soldadura de alta aleación.
Los obstáculos y barreras para el uso y desarrollo de estructuras metálicas disímiles se manifiestan principalmente en los siguientes aspectos:
1. A temperatura ambiente, las propiedades mecánicas (como tracción, impacto, flexión, etc.) del área de unión soldada de metales diferentes son generalmente mejores que las del metal base a soldar.Sin embargo, a altas temperaturas o después de un funcionamiento prolongado a altas temperaturas, el rendimiento del área de unión es inferior al del metal base.material.
2. Existe una zona de transición de martensita entre la soldadura de austenita y el metal base de perlita.Esta zona tiene baja tenacidad y es una capa frágil de alta dureza.También es una zona débil que provoca fallas y daños en los componentes.Reducirá la estructura soldada.confiabilidad de uso.
3. La migración de carbono durante el tratamiento térmico posterior a la soldadura o la operación a alta temperatura provocará la formación de capas carburadas y descarburadas en ambos lados de la línea de fusión.Generalmente se cree que la reducción de carbono en la capa descarburada conducirá a cambios importantes (generalmente deterioro) en la estructura y el rendimiento del área, haciendo que esta área sea propensa a fallas tempranas durante el servicio.Las partes fallidas de muchas tuberías de alta temperatura en servicio o bajo prueba se concentran en la capa de descarburación.
4. La falla está relacionada con condiciones como el tiempo, la temperatura y el estrés alterno.
5. El tratamiento térmico posterior a la soldadura no puede eliminar la distribución de tensiones residuales en el área de la junta.
6. Inhomogeneidad de la composición química.
Cuando se sueldan metales diferentes, dado que los metales en ambos lados de la soldadura y la composición de la aleación de la soldadura son obviamente diferentes, durante el proceso de soldadura, el metal base y el material de soldadura se derretirán y se mezclarán entre sí.La uniformidad de la mezcla cambiará con el cambio del proceso de soldadura.Los cambios y la uniformidad de la mezcla también son muy diferentes en diferentes posiciones de la junta soldada, lo que da como resultado una falta de homogeneidad en la composición química de la junta soldada.
7. Inhomogeneidad de la estructura metalográfica.
Debido a la discontinuidad de la composición química de la unión soldada, luego de experimentar el ciclo térmico de soldadura, aparecen diferentes estructuras en cada área de la unión soldada, y frecuentemente aparecen estructuras organizativas extremadamente complejas en algunas áreas.
8. Discontinuidad de la ejecución.
Las diferencias en la composición química y la estructura metalográfica de las uniones soldadas provocan diferentes propiedades mecánicas de las uniones soldadas.La resistencia, dureza, plasticidad, tenacidad, propiedades de impacto, fluencia a alta temperatura y propiedades de durabilidad de varias áreas a lo largo de la junta soldada son muy diferentes.Esta importante falta de homogeneidad hace que diferentes zonas de la unión soldada se comporten de forma muy diferente en las mismas condiciones, apareciendo zonas debilitadas y zonas reforzadas.Especialmente en condiciones de alta temperatura, durante el proceso de servicio se encuentran en servicio uniones soldadas de metales diferentes.A menudo se producen fracasos tempranos.
Características de los diferentes métodos de soldadura al soldar metales diferentes.
La mayoría de los métodos de soldadura se pueden utilizar para soldar metales diferentes, pero al seleccionar métodos de soldadura y formular medidas de proceso, aún se deben considerar las características de metales diferentes.De acuerdo con los diferentes requisitos del metal base y las uniones soldadas, la soldadura por fusión, la soldadura a presión y otros métodos de soldadura se utilizan en la soldadura de metales diferentes, pero cada uno tiene sus propias ventajas y desventajas.
1. Soldadura
El método de soldadura por fusión más comúnmente utilizado en soldadura de metales diferentes es la soldadura por arco con electrodo, la soldadura por arco sumergido, la soldadura por arco con protección de gas, la soldadura por electroescoria, la soldadura por arco de plasma, la soldadura por haz de electrones, la soldadura por láser, etc. Para reducir la dilución, reduzca la fusión. Para relacionar o controlar la cantidad de fusión de diferentes materiales de base metálica, generalmente se pueden utilizar soldadura por haz de electrones, soldadura por láser, soldadura por arco de plasma y otros métodos con mayor densidad de energía de fuente de calor.
Para reducir la profundidad de penetración, se pueden adoptar medidas tecnológicas como arco indirecto, alambre de soldadura oscilante, electrodo de tira y alambre de soldadura adicional no energizado.Pero pase lo que pase, mientras se trate de soldadura por fusión, parte del metal base siempre se fundirá en la soldadura y provocará dilución.Además también se formarán compuestos intermetálicos, eutécticos, etc.Para mitigar estos efectos adversos, se debe controlar y acortar el tiempo de residencia de los metales en estado líquido o sólido a alta temperatura.
Sin embargo, a pesar de la mejora continua de los métodos de soldadura y las medidas del proceso, todavía es difícil resolver todos los problemas al soldar metales diferentes, porque existen muchos tipos de metales, diversos requisitos de rendimiento y diferentes formas de unión.En muchos casos, es necesario utilizar soldadura a presión u otros métodos de soldadura para resolver los problemas de soldadura de uniones metálicas diferentes específicas.
2. Soldadura a presión
La mayoría de los métodos de soldadura a presión solo calientan el metal a soldar hasta un estado plástico o incluso no lo calientan, sino que aplican una cierta presión como característica básica.En comparación con la soldadura por fusión, la soldadura a presión tiene ciertas ventajas al soldar juntas de metales diferentes.Siempre que la forma de la unión lo permita y la calidad de la soldadura pueda cumplir con los requisitos, la soldadura a presión suele ser una opción más razonable.
Durante la soldadura a presión, las superficies de interfaz de metales diferentes pueden fundirse o no.Sin embargo, debido al efecto de la presión, incluso si hay metal fundido en la superficie, será extruido y descargado (como la soldadura por flash y la soldadura por fricción).Sólo en unos pocos casos Una vez que queda metal fundido después de la soldadura a presión (como la soldadura por puntos).
Dado que la soldadura a presión no calienta o la temperatura de calentamiento es baja, puede reducir o evitar los efectos adversos de los ciclos térmicos sobre las propiedades metálicas del metal base y prevenir la generación de compuestos intermetálicos frágiles.Algunas formas de soldadura a presión pueden incluso exprimir los compuestos intermetálicos que se han creado a partir de la unión.Además, no hay problema de cambios en las propiedades del metal de soldadura causados por la dilución durante la soldadura a presión.
Sin embargo, la mayoría de los métodos de soldadura a presión tienen ciertos requisitos para la forma de la unión.Por ejemplo, la soldadura por puntos, la soldadura por costura y la soldadura ultrasónica deben utilizar juntas superpuestas;durante la soldadura por fricción, al menos una pieza de trabajo debe tener una sección transversal de cuerpo giratorio;La soldadura por explosión solo se aplica a conexiones de áreas más grandes, etc. Los equipos de soldadura a presión aún no son populares.Sin duda, esto limita el ámbito de aplicación de la soldadura por presión.
3. Otros métodos
Además de la soldadura por fusión y la soldadura por presión, existen varios métodos que se pueden utilizar para soldar metales diferentes.Por ejemplo, la soldadura fuerte es un método para soldar metales diferentes entre el metal de aportación y el metal base, pero lo que se analiza aquí es un método de soldadura fuerte más especial.
Existe un método llamado soldadura por fusión, es decir, el lado del metal base de bajo punto de fusión de la junta de metal diferente se suelda por fusión y el lado del metal base de alto punto de fusión se suelda.Y, por lo general, se utiliza como soldadura el mismo metal que el material base de bajo punto de fusión.Por lo tanto, el proceso de soldadura entre el metal de aportación para soldadura fuerte y el metal base de bajo punto de fusión es el mismo metal y no existen dificultades especiales.
El proceso de soldadura fuerte se realiza entre el metal de aportación y el metal base de alto punto de fusión.El metal base no se funde ni cristaliza, lo que puede evitar muchos problemas de soldabilidad, pero se requiere que el metal de aportación pueda humedecer bien el metal base.
Otro método se llama soldadura fuerte eutéctica o soldadura fuerte por difusión eutéctica.Esto tiene como objetivo calentar la superficie de contacto de metales diferentes a una cierta temperatura, de modo que los dos metales formen un eutéctico de bajo punto de fusión en la superficie de contacto.El eutéctico de bajo punto de fusión es líquido a esta temperatura, convirtiéndose esencialmente en una especie de soldadura sin necesidad de soldadura externa.Método de soldadura fuerte.
Por supuesto, esto requiere la formación de un eutéctico de bajo punto de fusión entre los dos metales.Durante la soldadura por difusión de metales diferentes, se añade un material de capa intermedia y el material de la capa intermedia se calienta a muy baja presión para fundirlo o formar un eutéctico de bajo punto de fusión en contacto con el metal que se va a soldar.La fina capa de líquido formada en este momento, después de un cierto período de proceso de conservación del calor, hace que el material de la capa intermedia se derrita.Cuando todos los materiales de la capa intermedia se difunden en el material base y se homogeneizan, se puede formar una unión metálica diferente sin materiales intermedios.
Este tipo de método producirá una pequeña cantidad de metal líquido durante el proceso de soldadura.Por lo tanto, también se le llama soldadura de transición de fase líquida.Su característica común es que no existe ninguna estructura de fundición en la articulación.
Cosas a tener en cuenta al soldar metales diferentes
1. Considere las propiedades físicas, mecánicas y la composición química de la soldadura.
(1) Desde la perspectiva de igual resistencia, seleccione varillas de soldadura que cumplan con las propiedades mecánicas del metal base, o combine la soldabilidad del metal base con varillas de soldadura con resistencia no igual y buena soldabilidad, pero considere la forma estructural del suelde para alcanzar la misma resistencia.Requisitos de resistencia y otros requisitos de rigidez.
(2) Hacer que su composición de aleación sea consistente o cercana al material base.
(3) Cuando el metal base contiene altos niveles de impurezas dañinas C, S y P, se deben seleccionar varillas de soldadura con mejor resistencia al agrietamiento y a la porosidad.Se recomienda utilizar electrodo de óxido de calcio y titanio.Si aún no se puede resolver, se puede utilizar una varilla de soldadura de tipo sodio con bajo contenido de hidrógeno.
2. Considere las condiciones de trabajo y el rendimiento de la pieza soldada.
(1) Bajo la condición de soportar carga dinámica y carga de impacto, además de garantizar la resistencia, existen altos requisitos de resistencia al impacto y alargamiento.Los electrodos de tipo bajo en hidrógeno, tipo calcio titanio y tipo óxido de hierro deben seleccionarse al mismo tiempo.
(2) Si está en contacto con medios corrosivos, se deben seleccionar varillas de soldadura de acero inoxidable adecuadas según el tipo, la concentración, la temperatura de trabajo del medio y si se trata de ropa general o corrosión intergranular.
(3) Cuando se trabaja en condiciones de desgaste, se debe distinguir si se trata de desgaste normal o por impacto, y si se trata de desgaste a temperatura normal o alta.
(4) Cuando se trabaja en condiciones sin temperatura, se deben seleccionar las varillas de soldadura correspondientes que garanticen propiedades mecánicas de baja o alta temperatura.
3. Considere la complejidad de la forma colectiva de la soldadura, la rigidez, la preparación de la fractura de soldadura y la posición de soldadura.
(1) Para soldaduras con formas complejas o grandes espesores, la tensión de contracción del metal de soldadura durante el enfriamiento es grande y es probable que se produzcan grietas.Se deben seleccionar varillas de soldadura con fuerte resistencia al agrietamiento, como varillas de soldadura con bajo contenido de hidrógeno, varillas de soldadura de alta tenacidad o varillas de soldadura de óxido de hierro.
(2) Para piezas soldadas que no se pueden voltear debido a las condiciones, se deben seleccionar varillas de soldadura que se puedan soldar en todas las posiciones.
(3) Para soldar piezas que son difíciles de limpiar, utilice varillas de soldadura ácidas que sean altamente oxidantes e insensibles a las incrustaciones y al aceite para evitar defectos como poros.
4. Considere el equipo del sitio de soldadura
En lugares donde no exista una máquina de soldar CC, no es aconsejable utilizar varillas de soldadura con suministro de energía CC limitado.En su lugar, se deben utilizar varillas de soldadura con alimentación de CA y CC.Algunos aceros (como el acero perlítico resistente al calor) necesitan eliminar la tensión térmica después de la soldadura, pero no pueden tratarse térmicamente debido a las condiciones del equipo (o limitaciones estructurales).En su lugar, se deben utilizar varillas de soldadura hechas de materiales no metálicos (como acero inoxidable austenítico) y no es necesario un tratamiento térmico posterior a la soldadura.
5. Considerar mejorar los procesos de soldadura y proteger la salud de los trabajadores.
Cuando tanto los electrodos ácidos como los alcalinos puedan cumplir los requisitos, se deben utilizar electrodos ácidos tanto como sea posible.
6. Considere la productividad laboral y la racionalidad económica.
En el caso del mismo rendimiento, deberíamos intentar utilizar varillas de soldadura ácidas de menor precio en lugar de varillas de soldadura alcalinas.Entre las varillas de soldadura ácidas, las de tipo titanio y las de titanio-calcio son las más caras.De acuerdo con la situación de los recursos minerales de mi país, se debe promover enérgicamente el hierro titanio.Varilla de soldadura recubierta.
Hora de publicación: 27 de octubre de 2023