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钢中的铁、锰、铬、镍等元素在液态下能够与铝混合,形成有限固溶体,也会形成金属间化合物,钢中的碳也能与铝形成化合物,但在固态下彼此几乎不相溶。铝和铁在不同含量之间,可形成多种脆性的金属间化合物,其中FeAls脆。对钢与铝的熔接接头的力学性能,包括显微硬度都有明显的影响。另外,由于钢、铝及其合金的热物理性能差别也很大,因此使钢与铝的焊接性变差。
由于与硬质合金相焊的基体材料一般是碳素钢,硬质合金与之相比具有较小的热膨胀系数和较低的热导率,因此焊接时容易出现:焊接裂纹、焊缝脆化、气孔夹渣及氧化等问题。
焊前准备
① 焊前应先检查硬质合金是否有裂纹或凸凹不平等缺陷。钎焊面平整,合金与基体之间有良好的接触,才能钎焊质量。
② 对硬质合金进行喷砂处理或在绿色碳化硅砂轮上打磨去掉表面的氧化层,否则钎料不易润湿硬质合金。
③ 在清理硬质合金钎焊面时,好不用化学机械研磨或电解磨削等方法处理,因为硬质合金表面的钴被腐蚀掉后,钎料就很难再润湿硬质合金,容易造成脱焊现象。
④ 钎焊前应仔细检查钢基体上的槽形是否合理,嵌槽也应喷砂处理和清洗去除油污。
⑤ 钎料使用前用酒精或汽油擦净并根据钎焊面裁剪成形。钎料厚度0.4~0.5mm左右比较合适,大小与钎焊面相似即可。
硬质合金与钢的焊接广泛用于机械加工的刀具、刃具、钻采工具和以耐磨作为主要性能的各种零部件,可以节省大量的贵重金属,降低生产成本提高零部件的使用寿命。硬质合金含有较高含量的碳化物和合金元素,虽然可以进行焊接加工,但焊接时容易出现淬硬组织和裂纹,采取有效的工艺措施,才能获得满意的焊接接头。常用的焊接方法有氧-乙炔火焰钎焊、真空钎焊、电弧焊、惰性气体保护焊、摩擦焊、等离子弧焊、真空扩散焊和电子束焊等。尤其是钎焊成为了硬质合金与钢焊接的主要方法。
埋弧焊时,都采用直流反接以获得较大的熔深;而埋弧堆焊时,则采用直流正接以减小熔深。熔化极气体保护电弧焊时,由于直流反接时不仅熔深大,而且焊接电弧和熔滴过渡过程都较直流正接和交流时稳定,而且具有阴极清理作用,因此被广泛使用,而直流正接和交流则一般不被采用。
焊缝熔深与焊接电流有关,也与材料的导热性能和容积热容有关。
材料的导热性能越好、容积热容越大,则熔化单位体积金属及升高同样的温度所需的热量也就越多,因此在焊接电流等其他条件一定的情况下,熔深和熔宽就减小。
材料的密度或液体粘度越大,则电弧对液体熔池金属的排开越困难,熔深也越浅。焊件的厚度影响焊件内部热量的传导,其他条件相同时,焊件厚度增加,散热加大,熔宽和熔深都减小。