Können Kupfer und Stahl zusammengeschweißt werden?

Wie wir alle wissen, sind Kupfer und Stahl (Eisen) zwei verschiedene Metalle. Die Wärmeleitfähigkeit von Kupfer ist 7-11 mal höher als die von gewöhnlichem Kohlenstoffstahl und es ist schwierig, die Schmelztemperatur zu erreichen. Wenn Kupfer geschmolzen wird, ist seine Oberflächenspannung 1/3 geringer als die von Eisen und seine Fließfähigkeit ist 1-1.5-mal höher als die von Eisen. Eisen und Kupfer sind im flüssigen Zustand unendlich löslich und im festen Zustand endlich und bilden keine intermetallischen Verbindungen. Für die feste Lösung von Eisen und Kupfer beträgt die Löslichkeit von Eisen in Kupfer bei 650 ° C nur 0.2% und die von Kupfer bei 1094 ° C nur 4%. Außerdem ist der lineare Ausdehnungskoeffizient von Kupfer etwa 40% größer als der von Eisen. Der Kristallisationstemperaturbereich der Eisen-Kupfer-Legierung beträgt etwa 300 bis 400 ° C, und es ist auch leicht, (Cu + Cu 2 O), (Fe + FeS), (Ni + Ni 3 S 2) und ein anderes niedrigschmelzendes Eutektikum zu bilden. Das flüssige Kupfer oder die Kupferlegierung weist eine starke Durchlässigkeit für die Korngrenze des Stahls nahe der Risszone auf. Die Eigenschaften von Kupfer bestimmen, dass das Schweißen von Stahl und Kupfer oft schwierig ist.

  1. Schweißwärmeriss.
  2. Intergranulare Penetration und Penetrationsriss.

Dies tritt im Allgemeinen in der schweißnahen Zone der Stahlseitenmatrix auf. Die Daten zeigen, dass die Zugabe von Mn, Ti, V und anderen Elementen zu der Kupferlegierung oder Schweißnaht, die Ni, Al und Si enthält, die Tendenz zum Eindringen von Rissen wirksam verringern kann. Wenn beispielsweise der Gehalt an Ni höher als 16% (Massenanteil) ist, tritt kein Penetrationsriss auf, während eine ernsthafte Penetration in das bronzehaltige Zinn auftritt. Darüber hinaus wirkt sich auch die Mikrostruktur von Stahl aus, da flüssiges Kupfer Austenit, aber nicht Ferrit infiltrieren kann, sodass einphasiger austenitischer Stahl zu osmotischen Rissen neigt, nicht jedoch für austenitisch-ferritischen Zweiphasenstahl.

  1. Die Schweißnaht bedeckt

Es wird allgemein angenommen, dass die Bedeckung in Schweißnähten durch den hohen Fe-Gehalt in Schweißnähten verursacht wird. Wenn sich das flüssige Metall einer unendlichen Lösung von hoher Temperatur zu fest verfestigt, nimmt die Löslichkeit von Fe stark ab und bildet sich in der Schweißnaht bedeckt, was die Leistung der Schweißnähte beeinträchtigt.

 

Da Stahl und Kupfer bei hohen Temperaturen ähnliche Gittertypen, Gitterkonstanten und Atomradien aufweisen, können sie durch spezielle Schweißtechniken miteinander verschweißt werden. Es wird allgemein angenommen, dass, wenn Fe in der Schweißnaht 0.2% bis 1.1% beträgt, die Schweißstruktur eine große α-Phase mit einer schlechten Rissbeständigkeit aufweist. Mit zunehmendem Eisengehalt hatte die Schweißnaht eine zweiphasige α + ε-Struktur mit der besten Rissbeständigkeit, insbesondere wenn der Fe-Massenanteil 10% bis 43% betrug. Wissen Sie, wie man Edelstahl und Kupfer schweißt?

 

Manuelles Lichtbogenschweißen, Argonlichtbogenschweißen und gasgeschütztes Schweißen können Stahl und Kupfer und ihre Legierungen schweißen. Aufgrund der starken Rissbeständigkeit von Schweißnähten auf Nickelbasis wird empfohlen, reines Nickel oder eine kupferhaltige Nickelbasislegierung zur Abscheidung der Übergangsschicht zu verwenden. Das Nickelelement kann den durchlässigen Kupfer- und Kupferlegierungsstahl stark reduzieren oder beseitigen, was hilfreich ist, um den durchlässigen Riss in der Wärmeeinflusszone zu beseitigen. In diesem Experiment wurde reines Kupfer 300 mm × 150 mm × 5 mm verwendet Kupferplatte C11700 und Stahl A 106 wurden als Beispiele genommen. Nach dem Aufbringen der Übergangsschicht könnten Silikomanganbronzedraht 201 und Draht 202 als Füllmetallmaterialien verwendet werden, um die Desoxidation des Schmelzbades zu verstärken.

Schritt 1. Der Oxidationsfilm und die Ölflecken auf der Oberfläche des Grundmetalls aus Kupfer und Stahlmetall wurden gereinigt und poliert, und dann wurde die kupferseitige Rille auf eine Seite von 40 ° bearbeitet und die Oberflächenrauheit Ra betrug 0.8 m bis 1.0 m .

Schritt 2. Die Kupfer- und Stahlmetallgrundmaterialien werden in einem Kastenofen erhitzt. Die Erwärmungstemperatur betrug 400 ~ 500 ~ und wurde 30 min ~ 45 min gehalten.

Schritt 3. Die Kupferplatte und das Grundmaterial der Kohlenstoffstahlplatte werden durch Wolfram-Argon-Lichtbogenschweißen (WIG) mit rotem Kupferdraht S201 gefüllt und durch Punktschweißen fixiert. Dann wird die Kupferplatte durch Schmelzen und Löten verbunden, und der Lichtbogen wird auf der Kupferseite zum Grundmaterial verschoben (die Lichtbogenabweichung beträgt 10 ° ~ 25 °). Parameter: Strom 140A ~ 160A, Spannung 8V ~ 10V, Schutzgas He ~ Ar Mischgas, Gasdurchfluss 15L / min; Das Volumenverhältnis von He und Ar in der Mischung von He ~ Ar beträgt 8: 2.

Schritt 4. Reinigen Sie die Schweißverbindungen mit einer Drahtbürste, bis sie einen metallischen Glanz haben und das Schweißen abgeschlossen ist.

 

Bei diesem Schweißverfahren aus Kupfer und Stahl wird hochenergetisches He ~ Ar-Schutzgas verwendet, um die Leitungsenergie zu konzentrieren. Dies kann die Verweilzeit hoher Temperaturen im Schmelzbad verkürzen und das übermäßige Schmelzen des Substrats verhindern, damit sich Kupfer und Stahl vollständig vermischen , verteilen und erhöhen den Kupfergehalt an der Grenzfläche, was zur kontinuierlichen Infiltration der Stahlseite und zur Bildung von niedrigschmelzenden eutektischen Wärmerissen führt.

Gleichzeitig kann das He ~ Ar-Gemisch aus hochenergetischem Schutzgas auch die Kombination von Sauerstoff und Kupfer hemmen, wodurch die Bildung von Oxidpartikeln an der Kupfergrenzfläche gehemmt und die Bildung von Rissen verhindert wird. Zusätzlich wird beim Schweißen der Lichtbogen zur Kupferseite geneigt, um sicherzustellen, dass die Stahlseite nicht geschmolzen wird, und die Schmelz- und Lötverbindung werden gebildet, um das übermäßige Eindringen von geschmolzenem Kupfer in die Stahlseite und die Bildung von zu vermeiden Penetrationsriss, um die Hochtemperatur-Einwirkzeit der Wärmeeinflusszone zu verkürzen und die Plastizität und Zähigkeit der Schweißverbindung zu verbessern.

 

0 Antworten

Hinterlasse einen Kommentar

Möchten Sie in die Diskussion?
Fühlen Sie sich frei zu tragen!

Hinterlasse einen Kommentar

Ihre E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Pflichtfelder sind MIT * gekennzeichnet