?異種金屬焊接存在的問(wèn)題

異種金屬的焊接在我們超聲波行業(yè)經(jīng)常會(huì)遇到三種材質(zhì)銅、鋁、鎳之間相互進(jìn)行焊接，且超聲波焊接后導(dǎo)電性以及強(qiáng)度性能良好。

異種金屬焊接所存在的一些固有問(wèn)題阻礙了它的發(fā)展，如異種金屬熔合區(qū)的構(gòu)成和性能，異種金屬焊接結(jié)構(gòu)的破壞多半發(fā)生在熔合區(qū)，由于靠近熔合區(qū)各段上焊縫結(jié)晶特點(diǎn)不同，又易形成性能不好的、成分變化的過(guò)渡層。

另外，由于處在高溫的時(shí)間長(zhǎng)，這一區(qū)域的擴(kuò)散層會(huì)擴(kuò)大，會(huì)進(jìn)一步使金屬的不均勻性增加。而且異種金屬焊接時(shí)或焊后經(jīng)熱處理或經(jīng)高溫運(yùn)行后，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)低合金一側(cè)的碳通過(guò)焊縫邊界向高合金焊縫中“遷移”的現(xiàn)象，分別在熔合線兩側(cè)形成脫碳層和增碳層，在低合金一側(cè)母材形成脫碳層，在高合金焊縫一側(cè)形成增碳層。

防礙和阻止異種金屬結(jié)構(gòu)的使用和發(fā)展主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.在室溫下，異種金屬焊接接頭區(qū)的機(jī)械性能（如拉伸、沖擊、彎曲等）一般優(yōu)于被焊母材的性能，但高溫下或高溫長(zhǎng)期運(yùn)行后，接頭區(qū)的性能劣于母材。

2.在奧氏體焊縫與珠光體母材之間存在一個(gè)馬氏體過(guò)渡區(qū)，該區(qū)韌性較低，是一個(gè)高硬度脆性層，也是導(dǎo)致構(gòu)件失效破壞的薄弱區(qū)，它會(huì)降低焊接結(jié)構(gòu)的使用可靠性。

3.焊后熱處理或高溫運(yùn)行過(guò)程中碳遷移會(huì)導(dǎo)致在熔合線兩側(cè)分別形成增碳層和脫碳層。一般認(rèn)為脫碳層由于碳的減少而導(dǎo)致該區(qū)域組織、性能發(fā)生較大變化（一般是劣化），從而使得該區(qū)域容易在服役過(guò)程中發(fā)生早期失效。很多服役中的高溫管線或者試驗(yàn)中的高溫管線的失效部位都集中在脫碳層。

4.失效與時(shí)間、溫度和交變應(yīng)力等條件有關(guān)。

5.焊后熱處理不能消除接頭區(qū)的殘余應(yīng)力分布。

6.化學(xué)成分的不均勻性。

異種金屬焊接的時(shí)候，由于焊縫兩側(cè)的金屬和焊縫的合金成分有著明顯的差別，焊接過(guò)程中，母材和焊材都會(huì)熔化并相互混合，混合的均勻程度隨著焊接工藝的改變而改變，而且焊接接頭不同的位置，混合均勻程度也有很大差異，常山塑料焊接機(jī)，這就造成了焊接接頭化學(xué)成分的不均勻性。

7.金相組織的不均勻性。

由于焊接接頭化學(xué)成分的不連續(xù)，經(jīng)歷了焊接熱循環(huán)后，焊接接頭各個(gè)區(qū)域出現(xiàn)不同的組織，往往在某些區(qū)域出現(xiàn)極其復(fù)雜的組織結(jié)構(gòu)。

8.性能的不連續(xù)性。

焊接接頭的化學(xué)成分和金相組織的差異，帶來(lái)了焊接接頭力學(xué)性能的不同。沿焊接接頭的各個(gè)區(qū)域強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性、沖擊性能、高溫蠕變、持久性能都有很大差別。這種顯著的不均勻性使得焊接接頭不同區(qū)域在相同的條件下，表現(xiàn)出來(lái)的行為有很大的差異，出現(xiàn)弱化區(qū)域和強(qiáng)化區(qū)域，尤其是在高溫的條件下，超聲波塑料焊接機(jī)，異種金屬焊接接頭在服役過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)早期失效。

影響塑料超聲波焊接性能的其它因素

潤(rùn)滑劑

潤(rùn)滑劑例如蠟、硬脂酸鋅、硬脂酸鋁、硬脂酸和脂肪酸等被加入到塑料中用于提高流動(dòng)性和增加注塑性能。但是，在超聲波焊接時(shí)，潤(rùn)滑劑會(huì)減小焊接界面的摩擦系數(shù)，從而影響塑料的超聲波焊接性能。

填充劑

為了提高塑料的機(jī)械性能，塑料中會(huì)加入填充劑，常用的填充劑如玻璃纖維、碳纖維、滑石粉以及碳酸鈣等。玻璃纖維添加到塑料中用于提高塑料的機(jī)械強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性。普通的礦物質(zhì)填充劑，如玻璃纖維和滑石粉，會(huì)提高塑料傳導(dǎo)振動(dòng)的能力，提高塑料的超聲波的焊接性能，塑料焊接機(jī)廠，特別是對(duì)于半結(jié)晶塑料。一般來(lái)說(shuō)，10%~20%的玻璃纖維會(huì)顯著提高塑料的超聲波焊接性能。但是，當(dāng)比例過(guò)大會(huì)帶來(lái)其它問(wèn)題。例如，填充劑的比例為30%，但在局部的焊接界面，真實(shí)的比例可能已經(jīng)超過(guò)30%，使得在焊接界面沒(méi)有足夠的塑料熔化而獲得理想的焊接質(zhì)量。當(dāng)填充劑比例超過(guò)40%時(shí)，很有可能在焊接界面不可焊接的材料比可焊接的材料還多，這就意味著超聲波焊接性能會(huì)變得很差。

回料

由于塑料的可回收性和降低零件材料成本，塑料焊接機(jī)供貨商，在塑料中常常會(huì)加入回料。超聲波焊接允許在塑料中加入回料，因?yàn)榛亓媳旧硎峭环N塑料。但是，回料的比例不能過(guò)大，而且回料不能是已經(jīng)降解的、或者被污染的，否則會(huì)出現(xiàn)焊接質(zhì)量問(wèn)題。為了保證焊接的質(zhì)量，建議回料的比例越少越好。

色素

色素對(duì)塑料的超聲波焊接性能影響較小，除非色素的比例過(guò)高。相比其它顏色，白色和黑色通常需要添加更多的色素，有可能帶來(lái)一些焊接問(wèn)題。同一種塑料的不同顏色可能需要不同的焊接參數(shù)，可以通過(guò)調(diào)機(jī)來(lái)獲得。

塑料等級(jí)

塑料等級(jí)對(duì)塑料的超聲波焊接性能具有很大的影響。同一種塑料的不同等級(jí)可能會(huì)有不同的熔點(diǎn)和不同的流動(dòng)特性。

1）超聲波塑焊機(jī)工作原理是由超聲波發(fā)生器產(chǎn)生20KHz(或15KHz)的高壓、高頻信號(hào)，通過(guò)超聲波換能系統(tǒng)，把信號(hào)轉(zhuǎn)換為高頻機(jī)械振動(dòng)，加于塑料工件之上，通過(guò)工件表面及在分子間的磨擦而使傳遞到接口的溫度升高，當(dāng)溫度達(dá)到此工件本身熔點(diǎn)時(shí)，使工件接口迅速熔化，繼而填充于接口間的空隙，當(dāng)震動(dòng)停止，工件同時(shí)在一定的壓力下冷卻定形，便達(dá)成有效的熔接。

2）高周波熔接機(jī)工作原理是介質(zhì)材料在高頻電磁的作用下使物料內(nèi)部分子間互相激烈碰撞產(chǎn)生高溫終達(dá)到焊接和熔接的目的。

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