Поради структурни, приложни или икономически причини много индустрии трябва да съединяват различни метални материали. Чрез комбиниране на различни метали е възможно да се използват по-добре най-добрите свойства на всеки метал. Следователно, преди да започне каквато и да е заваръчна операция, заварчикът трябва да определи свойствата на всеки материал, които включват точката на топене на метала, топлинно разширение и т.н. След това процесът на заваряване се избира така, че да отговаря на свойствата на материала.
Заваряването на различни метали е процес на заваряване на два или повече различни материала (различни по химичен състав, металургична организация или свойства и т.н.) при определени условия на процеса. При заваряването на разнородни метали най-разпространено е заваряването на разнородни стомани, следвано от заваряването на разнородни цветни метали. Когато се заваряват различни метали, се получава преходен слой с различни свойства от основния материал. Поради значителните разлики в елементарните свойства, физичните свойства и химичните свойства на разнородните метали, заваряването на разнородни материали е много по-сложно технически от заваряването на разнородни материали.
Какви са проблемите при заваряването на разнородни метали?
1. Колкото по-голяма е разликата в точката на топене на различни материали, толкова по-трудно е заваряването.
Това е така, защото ниската точка на топене на материала достига състоянието на топене, високата точка на топене на материала е все още в твърдо състояние, когато разтопеният материал лесно прониква в границите на зърното на прегрятата зона, което може да причини загуба от материали с ниска точка на топене, легиращи елементи изгорени или изпарени, което затруднява заваряването на съединението. Например, при заваряване на желязо и олово (разлика в точката на топене), не само двата материала в твърдо състояние не могат да се разтворят един в друг, но и в течно състояние не могат да се разтворят един в друг, течният метал се разпределя на слоеве и след охлаждане на всяка отделна кристализация.
2. Колкото по-голяма е разликата в коефициента на линейно разширение на различни материали, толкова по-трудно се заварява.
Колкото по-голям е коефициентът на линейно разширение на материала, толкова по-голяма е скоростта на термично разширение, толкова по-голямо е свиването по време на охлаждане, кристализацията на стопилката ще доведе до голямо напрежение при заваряване. Това напрежение при заваряване не е лесно да се елиминира, резултатът ще доведе до голяма деформация при заваряване. Тъй като материалът от двете страни на заваръчния шев е подложен на различни състояния на напрежение, това лесно води до пукнатини в заваръчния шев и засегнатата от топлина зона и дори води до отстраняване на заваръчния метал и основния материал.
3. Колкото по-голяма е разликата в топлопроводимостта и специфичния топлинен капацитет на различни материали, толкова по-трудно е да се заваряват.
Топлинната проводимост и специфичният топлинен капацитет на материала ще влошат условията за кристализация на заваръчния метал, зърната ще станат сериозно груби и ще повлияят на омокрящите свойства на огнеупорните метали. Следователно за заваряване трябва да се избере силен източник на топлина, местоположението на източника на топлина трябва да бъде наклонено към страната на основния материал с добра топлопроводимост при заваряване.
4. Колкото по-голяма е разликата между електромагнитните свойства на различни материали, толкова по-трудно е заваряването.
Тъй като колкото по-голяма е разликата в електромагнетизма на материала, толкова по-нестабилна е заваръчната дъга, толкова по-лош е заварката.
5. Колкото повече интерметални съединения се образуват между различни материали, толкова по-трудно е заваряването.
Тъй като интерметалните съединения имат по-голяма крехкост, лесно водят до пукнатини и дори счупвания в заваръчния шев.
6. Колкото по-силно е окисляването на различни материали, толкова по-трудно е да се заваряват.
Ако заварявате мед и алуминий с метода на заваряване чрез стопяване, басейнът за стопилка е много лесен за образуване на медни и алуминиеви оксиди. При охлаждаща кристализация наличието на оксиди по границите на зърната може да доведе до намаляване на силата на свързване между гранулите.
7. При заваряване на различни материали, заваръчният шев и двата основни метала трудно могат да постигнат изискванията за еднаква якост.
Това се дължи на ниската точка на топене на металните елементи, които лесно се изгарят и изпаряват по време на заваряване, което води до промени в химичния състав на заваръчния шев, механичните свойства намаляват, особено при заваряване на различни цветни метали по-значително.
Приложението на технологията за лазерно заваряване за заваряване на различни метали
1. Лазерно заваряване на мед и стомана
Заваряването на мед и стомана е типично за заваряване на различни материали. Точката на топене, топлопроводимостта, коефициентът на линейно разширение и механичните свойства на медта и стоманата са много различни, което не е благоприятно за директно заваряване на мед и стомана. Лазерното заваряване на мед и стомана се превърна в текуща тенденция на развитие, базирана на предимствата на високата плътност на топлинната енергия, малкото количество разтопен метал, тясната зона на термично въздействие, високото качество на съединението и високата производителност на лазерното заваряване. Въпреки това степента на абсорбция на медта за повечето индустриални приложения е сравнително ниска и медта също е предразположена към дефекти като окисление, порьозност и напукване по време на процеса на заваряване. Въз основа на многорежимен процес на лазерно лазерно заваряване на мед и стомана, разнородни метали, които ще бъдат доразвити.
2. Лазерно заваряване на алуминий и стомана
Разлика в точката на топене на алуминий, стомана, лесни за формиране метални части, съставени от различни материали и алуминий, стоманена сплав с висока отразяваща способност и висока топлопроводимост, трудно е да се образува ключалка в процеса на заваряване, заваряването изисква висока енергийна плътност . Експериментите установиха, че чрез контролиране на лазерната енергия и времето на действие на материала, може да се намали дебелината на интерфейсния реакционен слой, ефективно да се контролира генерирането на междинни фази.
3. Лазерно заваряване на магнезиев алуминий и магнезиево-алуминиева сплав
Алуминият и неговите сплави имат добра устойчивост на корозия, висока специфична якост, добра електрическа и топлопроводимост и други предимства. Магнезият е по-лек от алуминия, цветен метал, също има висока специфична якост и твърдост и добър сеизмичен капацитет. Основният проблем при заваряването на магнезий и алуминий е, че самият основен материал е много лесен за окисление, коефициент на топлопреминаване, лесен за получаване на пукнатини и пори и други заваръчни дефекти и много лесен за производство на интерметални съединения, което значително намалява механичните свойства на заварени съединения.
