常用金属材料的对焊

出处：按学科分类—工业技术 河北科学技术出版社《实用焊接技术手册》第276页（1725字）

1．金属材料的对焊特点

(1)碳素钢和铸铁的对焊 碳素钢具有电阻系数较高，加热时碳元素的氧化为接口提供保护性气氛CO和CO₂，不含有生成高熔点氧化物的元素等优点。随着钢中含碳量的增加，电阻系数增大、结晶区间、高温强度及淬硬倾向都随之增大。因而需要相应增加顶锻压强和顶锻留量。为了减轻淬火的影响，可采用预热闪光对焊，并进行焊后热处理。

碳素钢闪光对焊时，由于碳向加热端面扩散并被强烈氧化，以及顶锻时，半熔化区内含碳量高的熔化金属被挤出，所以在接头处形成含碳量低的贫碳层(呈白色，也称亮带)。贫碳层的宽度随着钢含碳量的提高、预热时间的加长而增宽；随着含碳量增大后气体介质氧化倾向的减弱而变窄。采用长时间的热处理可以消除贫碳层。

铸铁一般采用预热闪光对焊或程序降低电压连续闪光对焊焊接，用一般连续闪光对焊容易产生白口。铸铁闪光对焊时，产生大量的CO和CO₂，分布于端面周围，起着良好的保护作用。即使当参数有较大的变化时，仍能获得质量良好的接头。采用预热闪光对焊时，预热温度为970～1070K，焊后接头的强度、硬度和塑性都接近于基体金属。

(2)合金钢的对焊 合金元素含量对闪光对焊的影响如下：

①钢中的铝、铬、硅、钼等元素易形成高熔点的氧化物，对焊接质量有一定的影响。焊接过程中一般采取较大的闪光和顶锻速度，尽可能地减小其氧化。

②钢中合金元素含量增加，材料的高温强度提高，应增加顶锻压强。

③对于珠光体类合金钢，随着合金元素含量增加，淬火倾向增大。焊接时，应采取消除淬火影响的措施。对于淬火倾向小的低合金钢，只要合理选用规范，即使焊后不进行热处理，其接头强度和塑性也不低于基体金属。但易淬火的钢，焊后必须进行回火处理。

碳素钢及合金钢闪光对焊的参考工艺参数如表1－8－41所示。

表1－8－41 碳素钢及合金钢闪光对焊的工艺参数^［6］

(3)有色金属的对焊 铝及铝合金具有熔点低，导电导热性好，易氧化且氧化物熔点高、塑性温度区间窄等特点，给焊接带来困难。铝合金对焊的焊接性较差，工艺参数选择不当时，极易产生氧化物夹杂、疏松等缺陷，使接头强度和塑性急剧降低。闪光对焊时，必须采用很高的闪光和顶锻速度、大的顶锻留量和强迫形成的顶锻模式，所需功率也要比钢件大得多。

铜的导电导热性比铝好，熔点比铝高，因此，焊接铜比铝要困难得多。纯铜在闪光对焊时，在端面上保持液态金属层和加热到适当的塑性温度区都很困难。为此必须采取更大的闪光和顶锻速度。

黄铜和青铜闪光对焊比纯铜容易。焊接黄铜时，由于锌的蒸发而使接头的性能下降。为了减少锌的蒸发，必须采用较高的闪光和顶锻速度。为了降低接头的硬度，焊后进行热处理。有色金属及合金的闪光对焊工艺参数如表1－8－42所示。

表1－8－42 有色金属及合金闪光对焊工艺参数

铝和铜闪光对焊焊接的过渡接头广泛用于电机行业。由于它们的熔点相差很大，铝的熔化比铜快4～5倍，所以要相应增大铝的伸出长度。铜和铝闪光对焊的工艺参数可参考表1－8－43。铝和铜对焊时，可能形成金属间化合物CuAl₂，增加接头脆性。因此，必须在顶锻时尽可能将CuAl₂从接口中排挤出去。

表1－8－43 铜和铝闪光对焊的工艺参数^［7］