随着国民经济的日益提高,现代工业的迅速发展,不锈钢材料具有耐腐蚀性能优良、可冷加工、可热加工等优良性能,在重工行业、航空飞人、水利造船、焊接材料等领域的运用迅速普及,同时对不锈钢性能要求也愈来愈高,在新材料和新工艺材料具有更高更好性能的同时要尽量降低材料的生产制造成本,因此,新材料的开发便显得尤为重要,迫在眉睫。本课题实验使用等离子弧焊接和钨极氩弧焊两种焊接方法,对厚度为3mm316奥氏体不锈钢和2205双相不锈钢板进行对接焊接,从而研究异种不锈钢在组织性能,力学性能上的优劣。

在工业迅速发展的今天,传统的焊接方法已经不再能满足生产的实际需求,为了增强产品的耐腐蚀性和抗拉抗压强度等力学性能,在使用新型的焊接方法焊接的同时,人们也开发了异种材料相互连接的焊接方法。异种材料的相互连接可以弥补同种材料间易断易脆的劣势,充分利用两种或多种材料之间的优势,从而制造出性能优良,甚至力学性能远在两种材料性能之上的新型材料。在满足产品的价值需求的同时,人们尽可能的降低产品的生产制造成本,此项技术具有广泛发展前景,市场广阔。

等离子弧焊接是一种通过使用高度集中的等离子束流从而获得相应的能量来熔化母材的焊接过程,通常情况下等离子电弧的能量是由等离子气体的流量、焊枪喷嘴的压缩效果和焊接过程中的使用电流大小来决定的,具有焊接速度快、焊接速度集中、热影响区域小、无需开坡口等诸多优点,是现代的焊接工业中广泛使用的一种焊接方法钨极氩弧焊又称TIG焊,是一种通过在工作物和非消耗性电极之间产生热量的电弧焊焊接方式。在焊接的过程中,为了防止空气混入焊道污染焊接接头,常采用氩气保护焊接受热区域,即使用钨棒作为电极,氩气作为保护气体的焊接方法,在焊接过程中可以根据焊接工艺要求进行加焊丝或者不加焊丝处理。钨极氩弧焊有诸多优点,如氩气作为保护气体,可以防止周围空气进入焊缝从而获得高质量的焊接组织;可进行全方位焊接和单面焊双面成型等多种技术焊接,适合薄板焊接也减少变形;焊接过程中不产生飞溅或仅产生少量飞溅,焊缝成型美观。同时钨极氩弧焊也有一些缺点,如保护气体氩气容易受气流影响,不适于室外操作;焊接成本过高等诸多因素。

董文宁等通过等离子弧焊接技术及其高效的运用的分析研究,从等离子弧焊接的原理、技术特点出发,阐明了等离子弧焊接技术在焊管、配管、焊接接头、不锈钢储运灌箱、不锈钢染整设备、低温气瓶、特种材料化工容器、食品机械、气氛工业炉、军工装备、阀门堆焊等众多领域上均有应用。同时提出来产品质量的优劣是由内部质量和外部质量共同决定的,在实际生产中应做到内外兼备,这不仅需要合理的劳动力,还需要先进的工艺、先进的设备和先进的管理理念来支撑引领。

高杰等通过对分析国内外对异种钢焊接现状的研究,得出了异种钢由于不同钢种之间的化学成分和组织性能的差异,容易在焊接过程中产生焊接裂纹,焊缝组织不均匀及焊接性能不稳定等一系列问题,并且针对异种钢焊接过程中不同部位产生的不同问题,提出了优化填充材料和简化焊接工艺等解决焊接问题等一系列方案。

段少章等通过采用不同的焊接材料通过对研究钨极氩弧焊和手工电弧焊的焊接方法对15CrMoG20G的焊接影响,进行了射线探伤、焊后热处理、硬度检测、金相试验等一系列的检验,从经济条件和使用实际出发,得出了异种钢焊接多采用“低配”的焊接条件,即焊材便宜,工艺成熟,操作简单。

黄鹏等通过对异种钢焊接时的控制焊接热输入量,在不进行焊接前的预热情况下,完成了对SHT1080钢和Q460钢的“低强匹配”焊接,研究结果表示异种钢的“低强匹配“焊接会致使焊接裂纹的形状有所改变,使其呈弯曲状从融合区域向熔合线扩展。刘政军等研究了在20G堆焊反极性等离子弧粉末(铝青铜合金粉末),通过改变了堆焊电流进一步研究焊接工艺对焊接接头组织性能的影响。实验得出,当堆焊电流过大时,在界面熔合区容易产生渗透裂纹,大大影响焊接质量,使工件质量下降,不能满足实际工程中的应用需求。

刘慧云等对石墨与980钢进行了异种钢的等离子弧焊接技术,通过使用等离子弧焊接技术分析异种钢的焊接工艺性和使用条件,从而充分结合发挥了石墨与980钢两种材料的长处,在焊接接头处产生具有高硬度的魏氏体组织,同时使焊接接头结合了石墨的耐高温性、润滑性以及980钢的高强度等优良性能,从而提高异种钢焊接接头的服役性能和使用寿命。

郭韡等通过对316L不锈钢进行搅拌摩擦焊与钨极氩弧焊的焊接方法,比较两种不同的焊接方法的焊接接头的组织和性能差异,得到了搅拌摩擦焊的焊接方法会使焊缝金属受到了强大的冲击力,得到的金相组织晶粒比原来的组织明显细化,显微硬度也显著提高;同时钨极氩弧焊的焊缝区域温度过高,焊缝呈现铸态组织,形成相互平行且组织粗大的柱状晶。经过比较钨极氩弧焊和搅拌摩擦焊的焊接接头的金相组织和显微硬度等力学性能可得出,搅拌摩擦焊的焊接接头由于受到强大的搅拌作用,使其晶粒细化,故而显微硬度等力学性能均高于钨极氩弧焊的焊接接头的强度。

霍更国等人通过研究奥氏体不锈钢316L与双相不锈钢2205的焊接工艺等相关问题,在分析不锈钢钢管焊接特点的基础上,使用钨极氩弧焊和多种焊接方法打底充氩气的方式对其进行调整,从而减少了焊接过程中易产生的背面氧化问题,得到了组织性能优良的焊缝组织。

常静等人在2205双相不锈钢焊接工艺一文中通过研究焊条电弧焊盖面和钨极氩弧焊盖面两种焊接工艺对2205双相不锈钢的焊接影响因素,使用钨极氩弧焊打底的焊接方法,从而分析和检测了焊接接头的耐晶间腐蚀性及焊接接头的组织性能,相比较其他的组织和地方,焊条电弧焊的焊缝中心中有较多的第二相粒子,大大影响了焊接接头的组织性能。

Mustafa Gökhan Murat等人通过研究304L奥氏体不锈钢和420马氏体不锈钢的钨极氩弧的焊焊接工艺,得到了304L不锈钢具有优异的抗氧化性能,420马氏体不锈钢具有良好的环境腐蚀性能和较高的强度。焊接过程中采用ER312ER316LER2209三种不同的TIG焊条,填充金属是决定焊缝金属化学成分和最终微观结构的主要成分。对焊接后的接头进行了显微组织检查、显微硬度测量等力学性能测试,结果显示ER2209焊条焊接的试样具有最高的冲击效果,但其在热影响区和焊缝金属的显微硬度略低,所有焊接试样的焊缝区硬度均低于未焊接的420马氏体不锈钢母材。

Ghusoon Ridha Mohammed等人通过研究2205双相不锈钢304奥氏体不锈钢激光焊接接头的研究,检查了每轮焊接参数组合后焊缝的宽度和深度,峰值功率、脉冲重复率、脉冲宽度等焊接参数对焊缝几何形状的影响。并在显微镜下观察了焊缝尺寸和焊缝的微观组织演变。最后,对焊缝断口进行分析。结果表明,焊缝深度和宽度与激光功率成正比,焊缝几何形状也受到脉冲宽度的影响。微观组织研究表明,焊缝区存在枝晶和细晶组织,而在304附近焊缝金属边缘和2205双相边界附近的奥氏体-铁素体组织中发现了铁素体组织。在显微硬度测试方面,与母材的硬度相比有一定的提高,且抗拉强度也有提高。

G.J.DUNN等通过研究气体钨电弧输运特性的理论计算表明,如果考虑铁或锰等其他金属蒸气的存在,一些少量的低电离势元素如铝或钙,对电导率和热传导率的影响不像以前报道的那样大。因此,我们得出结论,在解释通常与基体上添加微量元素有关的可变熔深时,微量元素对电弧性能的影响可能没有以前认为的那么重要,而熔池对流效应(如表面张力的改变)可能更为重要。钨电极释放的蒸汽对电弧性能的影响可能非常大,因为在电弧的上部,保护气体没有任何污染物。