Er bod alwminiwm a'i aloion wedi'u defnyddio i weldio i mewn i lawer o gynhyrchion pwysig, nid yw'r cynhyrchiad weldio gwirioneddol heb anawsterau. Y prif broblemau yw: mandyllau yn y weldiad, weldio craciau poeth, a "chryfder cyfartal" cymalau. Oherwydd gweithgaredd cemegol cryf alwminiwm a'i aloion, mae'n hawdd ffurfio ffilm ocsid ar yr wyneb, ac mae gan y rhan fwyaf ohonynt briodweddau anhydrin (er enghraifft, pwynt toddi Al2O3 yw 2050 gradd, a phwynt toddi MgO yn 2500 gradd). Yn ogystal, mae gan alwminiwm a'i aloion ddargludedd thermol cryf. Mae'n hawdd achosi ffenomen nad yw'n ymasiad yn ystod weldio. Gan fod dwysedd y ffilm ocsid yn agos iawn at ddwysedd alwminiwm, mae hefyd yn hawdd dod yn gynhwysiant yn y metel weldio. Ar yr un pryd, gall y ffilm ocsid (yn enwedig y ffilm ocsid â phresenoldeb MgO, nad yw'n drwchus iawn) amsugno mwy o leithder ac yn aml yn dod yn un o'r rhesymau pwysig dros weldio mandyllau.
Yn ogystal, mae gan alwminiwm a'i aloion gyfernod mawr o ehangu llinol a dargludedd thermol cryf, ac maent yn dueddol o anffurfiad ysbeidiol yn ystod weldio. Mae'r rhain hefyd yn broblemau eithaf anodd mewn cynhyrchu weldio. Yn y canlynol, cynhelir dadansoddiad manwl o'r craciau cymharol ddifrifol a gynhyrchir yn ystod y prawf.
1. Craciau a'u nodweddion mewn cymalau weldio aloi alwminiwm
Yn y broses o weldio aloi alwminiwm, oherwydd y gwahanol fathau, priodweddau a strwythurau weldio deunyddiau, gall craciau amrywiol ymddangos yn y cymalau weldio, ac mae siâp a nodweddion dosbarthiad y craciau yn gymhleth iawn. Yn ôl eu rhannau a gynhyrchir, gellir eu rhannu yn ddau fath o ffurf craciau:
(1) Craciau mewn metel weldio: craciau hydredol, craciau traws, craterau crater, craciau gwallt neu arc, craciau gwreiddiau a microcracks (yn enwedig mewn weldio aml-haen).
(2) Craciau yn y parth yr effeithir arno gan wres: craciau blaen weldio, craciau laminaidd a chraciau thermol microsgopig ger y llinell ymasiad. Yn ôl yr ystod tymheredd o gynhyrchu crac, caiff ei rannu'n grac poeth a chrac oer. Mae crac poeth yn cael ei gynhyrchu ar dymheredd uchel yn ystod weldio, a achosir yn bennaf gan wahanu elfennau aloi ar y ffin grawn neu fodolaeth sylweddau pwynt toddi isel.
Yn dibynnu ar ddeunydd y metel i'w weldio, mae'r siâp, yr ystod tymheredd a'r prif resymau dros graciau poeth hefyd yn wahanol. Gellir rhannu craciau poeth yn dri chategori: craciau crisialu, craciau hylifedd a chraciau polygonaidd. Mae craciau crisialu yn cael eu cynhyrchu'n bennaf mewn craciau poeth. Yn ystod proses grisialu'r weldiad, ger y llinell solidus, oherwydd crebachu'r metel solidified, ni ellir llenwi'r metel hylif gweddilliol mewn pryd.
Mae cracio intergranular yn digwydd o dan weithred straen crebachu solidification neu rym allanol, sy'n digwydd yn bennaf mewn dur carbon, welds dur aloi isel a rhai aloion alwminiwm â mwy o amhureddau; craciau hylifedd yn cael eu gwresogi yn y parth yr effeithir arnynt gan wres i Cynhyrchwyd o dan y gweithredu o straen crebachu yn ystod tymheredd uchel solidification ffin grawn.
Yn ystod y prawf, canfuwyd pan nad oedd wyneb y deunydd llenwi wedi'i lanhau'n ddigonol, roedd yna lawer o gynhwysiant o hyd ac ychydig bach o mandyllau yn y weldiad ar ôl weldio. Yn y tair set o brofion, gan fod y deunydd llenwi weldio yn strwythur cast, a bod y cynhwysion yn sylweddau pwynt toddi uchel, bydd yn dal i fodoli yn y weldiad ar ôl weldio;
Yn ogystal, mae'r strwythur castio yn gymharol denau, ac mae yna lawer o dyllau, sy'n hawdd amsugno'r cydrannau sy'n cynnwys dŵr grisial ac ansawdd olew, a fydd yn dod yn ffactorau sy'n cynhyrchu mandyllau yn ystod y broses weldio. Pan fydd y weldiad dan straen tynnol, mae'r cynhwysion a'r mandyllau hyn yn aml yn dod yn safleoedd allweddol ar gyfer ysgogi microcraciau.
Datgelodd arsylwi pellach gan ficrosgopeg fod tuedd amlwg i'r cynhwysion hyn a'r microcraciau a achosir gan fandwll groestorri â'i gilydd. Fodd bynnag, mae'n dal yn anodd barnu a yw effaith niweidiol y cynhwysiant yn cael ei amlygu'n bennaf fel ffynhonnell crynodiad straen i achosi craciau, neu fe'i hamlygir yn bennaf fel cyfnod brau i achosi craciau.
Yn ogystal, credir yn gyffredinol nad yw mandyllau mewn welds aloi alwminiwm-magnesiwm yn cael effaith sylweddol ar gryfder tynnol y metel weldio. ffenomen craciau.
Mae angen astudio ymhellach a yw ffenomen microcracks a achosir gan fandylledd yn ffenomen eilaidd neu'n un o'r prif ffactorau sy'n achosi gostyngiad sylweddol yng nghryfder tynnol welds.
2. Y broses o gynhyrchu crac poeth
Ar hyn o bryd, ystyrir bod theori Prokhorov yn fwy cyflawn gartref a thramor ynglŷn â theori weldio craciau poeth. A siarad yn gyffredinol, mae'r ddamcaniaeth yn credu bod yr achosion o graciau crisialog bennaf yn dibynnu ar y tair agwedd ganlynol: maint yr ystod tymheredd brau; hydwythedd yr aloi yn yr ystod tymheredd hwn a chyfradd anffurfio'r metel yn yr ystod tymheredd brau.
Fel arfer mae pobl yn galw maint yr ystod tymheredd brau a'r gwerth hydwythedd yn yr ystod tymheredd hwn fel y ffactor metelegol sy'n cynhyrchu craciau weldio poeth, a gelwir cyfradd anffurfio'r metel yn yr ystod tymheredd brau yn ffactor mecanyddol.
Y broses weldio yw synthesis cyfres o brosesau proses anghytbwys. Mae'r nodwedd hon yn ei hanfod yn gysylltiedig â ffactorau metelegol a mecanyddol toriad metel y cymal weldio. Er enghraifft, mae cynhyrchion y broses weldio a'r broses fetelegol yn ffisegol ac yn gemegol. ac anhomogenedd strwythurol, slag a chynhwysiant, elfennau nwy a lleoedd gwag mewn crynodiadau gor-dirlawn, ac ati.
Mae'r rhain i gyd yn ffactorau metelegol sydd â chysylltiad agos â chychwyn a datblygiad craciau. O safbwynt ffactorau mecanyddol, bydd graddiant tymheredd penodol a chyfradd oeri y cylch weldio thermol, o dan rai amodau atal, yn gwneud y cymal wedi'i weldio mewn cyflwr straen-straen cymhleth, gan ddarparu'r amodau angenrheidiol ar gyfer cychwyn a datblygu craciau.
Yn y broses weldio, bydd effaith gyfunol ffactorau metelegol a ffactorau mecanyddol yn cael ei briodoli i ddwy agwedd, hynny yw, p'un ai i gryfhau'r cysylltiad metel neu wanhau'r cysylltiad metel. Os yw cysylltiad cryfder yn cael ei sefydlu ym metel y cymal wedi'i weldio yn ystod oeri, gellir ei straenio'n unol â rhai amodau atal anhyblyg, a phan all y weldiad a'r metel ger y weldiad wrthsefyll gweithrediad y straen atal cymhwysol a'r cynhenid straen gweddilliol, nid yw craciau yn hawdd i ddigwydd. , mae tueddiad crac metel cymalau weldio yn isel,I'r gwrthwyneb, pan na ellir goddef y straen, mae'n hawdd ymyrryd â'r cysylltiad cryfder yn y metel, a bydd craciau yn digwydd. Yn yr achos hwn, mae tueddiad crac y metel ar y cyd wedi'i weldio yn uchel. Mae'r metel weldio ar y cyd yn dechrau o dymheredd crisialu a chaledu, ac yn oeri i dymheredd yr ystafell ar gyfradd benodol, ac mae ei sensitifrwydd crac yn cael ei bennu trwy gymharu gallu anffurfio a straen cymhwysol, a chymharu ymwrthedd anffurfiad a straen cymhwysol.
Fodd bynnag, yn ystod y broses oeri, ar wahanol gamau tymheredd, oherwydd twf gwahanol cryfder rhyng-gronynnol a chryfder grawn, dosbarthiad anffurfiad rhwng grawn ac o fewn grawn, mae'r ymddygiad tryledu a achosir gan straen yn wahanol, ac mae'r crynodiad straen yn wahanol. Mae'r amodau a'r ffactorau sy'n achosi embrittlement metel yn wahanol, mae cysylltiadau gwan penodol y cymal weldio a ffactorau a graddau ei wanhau hefyd yn wahanol.
Mae cysylltiad agos rhwng y ffactorau metelegol a'r ffactorau mecanyddol sy'n achosi craciau yn y metel weldio ar y cyd. Mae'r graddiant straen yn y ffactorau mecanyddol yn gysylltiedig â'r graddiant tymheredd a bennir gan nodweddion y cylch thermol, ac mae'r olaf yn gysylltiedig yn agos â dargludedd thermol y metel, megis newid thermoplastig y metel. Mae ffactorau metelegol megis nodweddion, ehangu thermol a thrawsnewid microstrwythur yn chwarae rhan bwysig yng nghyflwr straen-straen y metel ar y cyd wedi'i weldio i raddau helaeth.
Yn ogystal, wrth i'r tymheredd ostwng a'r gyfradd oeri newid, mae'r ffactorau metelegol a mecanyddol hefyd yn newid, ac mae cryfder y metel weldio ar y cyd yn wahanol mewn gwahanol ystodau tymheredd. Er enghraifft, os yw'r ystod tymheredd crisialu yn fawr, y solet Mae tymheredd y llinell gam yn isel, ac mae'n fwy tebygol o achosi crynhoad straen ar y metel hylif sy'n toddi'n isel sy'n weddill rhwng y grawn, gan arwain at graciau yn y metel cyfnod solet;
Yn yr un modd, wrth i'r tymheredd ostwng, os yw'r swm crebachu yn fawr, yn enwedig o dan gyflwr oeri cyflym, pan fo'r gyfradd straen crebachu yn uchel a'r cyflwr straen-straen yn fwy difrifol, mae craciau ac yn y blaen yn dueddol o ddigwydd.
Yn ystod cam diweddarach solidification a chrisialu'r metel weldio wrth weldio aloion alwminiwm, mae'r ewtectig sy'n toddi'n isel yn cael ei wasgu allan yn y ganolfan lle mae'r crisialau'n cwrdd, gan ffurfio "ffilm hylif" fel y'i gelwir. Pan fydd y crebachu rhydd yn cynhyrchu straen tynnol mawr, mae'r ffilm hylif yn ffurfio cyswllt cymharol wan ar hyn o bryd, ac o dan weithred y straen tynnol, gall gracio yn yr ardal wan i ffurfio crac.
3. Mae mecanwaith cynhyrchu crac poeth
Er mwyn astudio'r amser mwyaf tebygol i graciau poeth ddigwydd pan fydd aloion alwminiwm yn cael eu weldio, rhennir crisialu'r pwll weldio yn ystod weldio aloi alwminiwm yn dri cham.
Y cam cyntaf yw'r cam hylif-solid. Pan fydd y pwll weldio yn dechrau crisialu o oeri tymheredd uchel, dim ond nifer fach o niwclysau grisial sy'n bodoli. Gyda'r gostyngiad tymheredd ac ymestyn yr amser oeri, mae'r cnewyllyn grisial yn tyfu i fyny yn raddol, ac mae cnewyllyn grisial newydd yn ymddangos, ond yn y broses hon, mae'r cyfnod hylif bob amser yn meddiannu llawer iawn, ac nid oes unrhyw gysylltiad rhwng grawn crisial cyfagos. Nid yw llif rhydd yr aloi alwminiwm hylif heb ei gadarnhau yn rhwystr.
Yn yr achos hwn, hyd yn oed os oes straen tynnol, gellir llenwi'r bwlch a agorwyd mewn amser gan y metel hylif aloi alwminiwm sy'n llifo, felly mae'r posibilrwydd o graciau yn y cam hylif-solid yn fach iawn.
Yr ail gam yw'r cam solet-hylif. Pan fydd crisialu'r pwll tawdd weldio yn parhau, mae'r cyfnod solet yn y pwll tawdd yn parhau i gynyddu, ac mae'r cnewyllyn a grisialwyd yn flaenorol yn parhau i dyfu. Pan fydd y tymheredd yn gostwng i werth penodol, y metel aloi alwminiwm solidified Mae'r crisialau mewn cysylltiad â'i gilydd ac yn cael eu rholio gyda'i gilydd yn barhaus. Ar yr adeg hon, mae llif yr aloi alwminiwm hylif yn cael ei rwystro, hynny yw, mae crisialu'r pwll tawdd wedi mynd i mewn i'r cam solet-hylif.
Yn yr achos hwn, oherwydd diffyg hylif metel aloi alwminiwm, gellir datblygu anffurfiad y grisial ei hun yn gryf, nid yw'r cyfnod hylif sy'n weddill rhwng y crisialau yn hawdd i'w lifo, ac ni all y bylchau bach a gynhyrchir o dan straen tynnol. gael eu llenwi, cyn belled â bod ychydig Mae presenoldeb straen tynnol y potensial i gynhyrchu craciau. Felly, gelwir y cam hwn yn "barth tymheredd brau".
Y trydydd cam yw'r cam solidification cyflawn. Bydd y weldiad a ffurfiwyd ar ôl i'r metel pwll tawdd gael ei gadarnhau'n llwyr yn dangos cryfder a phlastigrwydd da pan fydd yn destun straen tynnol. Mae'r posibilrwydd o graciau yn y cam hwn yn gymharol fach. .
Felly, pan fydd y tymheredd yn uwch neu'n is na'r parth tymheredd brau rhwng ab, mae gan y metel weldio fwy o allu i wrthsefyll craciau crisialu a thueddiad crac llai. Yn gyffredinol, ar gyfer metelau â llai o amhureddau (gan gynnwys metel sylfaen a deunyddiau weldio), oherwydd yr ystod tymheredd brau cul, mae'r straen tynnol yn gweithredu yn yr ystod hon am gyfnod byr, fel bod cyfanswm straen y weldiad yn gymharol fach.
Felly, mae tueddiad craciau a gynhyrchir yn ystod weldio yn llai. Os oes mwy o amhureddau yn y weldiad, mae'r ystod tymheredd brau yn ehangach, mae'r straen tynnol yn yr ystod hon yn hirach, ac mae'r duedd i gracio yn fwy.
4. mesurau atal ar gyfer craciau weldio aloi alwminiwm
Yn ôl mecanwaith craciau poeth yn ystod weldio aloion alwminiwm, gellir gwneud gwelliannau o ddwy agwedd ar ffactorau metelegol a ffactorau proses i leihau'r tebygolrwydd o graciau poeth mewn weldio aloion alwminiwm.
O ran ffactorau metelegol, er mwyn atal craciau thermol intergranular yn ystod weldio, mae'n bennaf drwy addasu'r system weldio sêm metel neu ychwanegu addasydd i'r metel filler. Ffocws addasu'r system pwythau weldio, o safbwynt ymwrthedd crac, yw rheoli swm priodol o eutectig fusible a chulhau'r ystod tymheredd crisialu.
Gan fod aloion alwminiwm yn aloion ewtectig nodweddiadol, mae'r duedd crac uchaf yn cyfateb i ystod tymheredd solidification "uchafswm" yr aloi, ac mae presenoldeb ychydig bach o ewtectig bob amser yn cynyddu'r duedd crac solidification. Mae'r cynnwys elfen yn fwy na'r cyfansoddiad aloi lle mae'r duedd crac yn fwyaf, fel y gall effaith "iachau" ddigwydd.
Fel addaswyr, ychwanegwyd elfennau hybrin fel Ti, Zr, V, a B at y metel llenwi mewn ymgais i wella'r plastigrwydd a'r caledwch trwy fireinio'r grawn, ac i atal weldio craciau poeth. , a chyflawni canlyniadau. Mae Ffigur 3 yn dangos canlyniadau prawf ymwrthedd crac o wifren weldio Al-4.5%Mg gydag addasydd wedi'i ychwanegu o dan gyflwr weldiad ffiled lap anhyblyg.
Y Zr a ychwanegwyd yn y prawf oedd {{0}}.15%, a'r Ti+B oedd 0.1%. Gellir gweld y gall ychwanegu Ti a B ar yr un pryd wella'r ymwrthedd crac yn sylweddol. Nodwedd gyffredin elfennau fel Ti, Zr, V, B a Ta yw y gallant ffurfio cyfres o adweithiau peritectig ag alwminiwm i ffurfio cyfansoddion metel anhydrin (Al3Ti, Al3Zr, Al7V, AlB2, Al3Ta, ac ati). Gall gronynnau anhydrin bach o'r fath ddod yn niwclysau solidification di-gymell pan fydd y metel hylif yn solidoli, gan gynhyrchu effaith mireinio grawn.
O ran ffactorau proses, manylebau weldio yn bennaf, preheating, ffurf ar y cyd a dilyniant weldio, mae'r dulliau hyn i gyd yn seiliedig ar straen weldio i ddatrys craciau weldio. Mae paramedrau'r broses weldio yn effeithio ar anghydbwysedd y broses solidification a chyflwr microstrwythur y broses solidification, a hefyd yn effeithio ar gyfradd twf straen yn ystod y broses solidification, gan effeithio ar y genhedlaeth o graciau.
Mae'r dull weldio gydag egni gwres crynodedig yn ffafriol i'r broses weldio gyflym, a all atal ffurfio crisialau colofnog bras gyda chyfeiriadedd cryf, a thrwy hynny wella ymwrthedd crac. Gall defnyddio cerrynt weldio bach ac arafu'r cyflymder weldio leihau gorboethi'r pwll tawdd a gwella'r ymwrthedd crac.
Mae cynnydd y cyflymder weldio yn hyrwyddo cynnydd cyfradd straen y cyd weldio, sy'n cynyddu'r duedd o gracio poeth. Gellir gweld bod cynyddu'r cyflymder weldio a'r cerrynt weldio yn hyrwyddo cynnydd y duedd crac. Yn ystod cydosod a weldio'r strwythur alwminiwm, nid yw'r wythïen weldio yn destun anhyblygedd mawr, a gellir mabwysiadu mesurau megis weldio segmentiedig, cynhesu ymlaen llaw neu ostyngiad priodol yn y cyflymder weldio yn y broses.
Trwy preheating, gellir gwneud ehangiad cymharol y darn prawf yn llai, gellir lleihau'r straen weldio yn unol â hynny, a gellir lleihau'r straen yn yr ystod tymheredd brau; ceisiwch ddefnyddio weldio casgen gyda rhigolau agored a bylchau bach, ac osgoi defnyddio cymalau croesffurf a dilyniant lleoli a weldio amhriodol; pan fydd y weldio yn dod i ben neu'n cael ei ymyrryd, dylid llenwi'r crater arc mewn pryd, ac yna dylid tynnu'r ffynhonnell wres, fel arall bydd yn hawdd achosi crater arc crater. Ar gyfer y cymalau weldio o weldio aml-haen aloi cyfres 5000, mae microcracks yn aml yn cael eu cynhyrchu oherwydd toddi'r rhynggroenyn yn lleol, felly mae'n rhaid rheoli mewnbwn gwres yr haen nesaf o lain weldio.
Yn ôl y prawf yn y papur hwn, ar gyfer weldio aloi alwminiwm, mae glanhau wyneb y metel sylfaen a'r deunydd llenwi hefyd yn bwysig iawn. Bydd cynnwys deunydd yn y weldiad yn dod yn ffynhonnell craciau a'r prif reswm dros ddirywiad perfformiad weldio.
