คำอธิบายโดยละเอียดเกี่ยวกับความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับการเชื่อมโลหะที่ไม่เหมือนกัน

การเชื่อมโลหะที่แตกต่างกันมีปัญหาบางประการที่เป็นอุปสรรคต่อการพัฒนา เช่น องค์ประกอบและประสิทธิภาพของโซนฟิวชันโลหะที่แตกต่างกันความเสียหายส่วนใหญ่ต่อโครงสร้างการเชื่อมโลหะที่ไม่เหมือนกันเกิดขึ้นที่โซนฟิวชันเนื่องจากลักษณะการตกผลึกที่แตกต่างกันของรอยเชื่อมในแต่ละส่วนใกล้กับโซนฟิวชัน จึงเป็นเรื่องง่ายที่จะสร้างชั้นทรานซิชันที่มีประสิทธิภาพต่ำและมีการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบ

นอกจากนี้เนื่องจากอุณหภูมิสูงเป็นเวลานาน ชั้นการแพร่กระจายในบริเวณนี้จะขยายตัวซึ่งจะทำให้โลหะมีความไม่สม่ำเสมอมากขึ้นนอกจากนี้ เมื่อมีการเชื่อมโลหะที่ต่างกันหรือหลังการอบชุบด้วยความร้อนหรือการทำงานที่อุณหภูมิสูงหลังการเชื่อม มักพบว่าคาร์บอนบนด้านโลหะผสมต่ำ “เคลื่อนตัว” ผ่านขอบเขตการเชื่อมไปยังการเชื่อมโลหะผสมสูง ทำให้เกิดชั้นการแยกคาร์บอนบน ทั้งสองด้านของเส้นฟิวชั่นและชั้นคาร์บูไรเซชัน โลหะฐานจะสร้างชั้นสลายคาร์บอนที่ด้านโลหะผสมต่ำ และชั้นคาร์บูไรเซชันจะเกิดขึ้นที่ด้านเชื่อมโลหะผสมสูง

อุปสรรคและอุปสรรคในการใช้และการพัฒนาโครงสร้างโลหะที่แตกต่างกันส่วนใหญ่แสดงออกมาในด้านต่อไปนี้:

1. ที่อุณหภูมิห้อง คุณสมบัติทางกล (เช่น แรงดึง การกระแทก การดัดงอ ฯลฯ) ของพื้นที่รอยเชื่อมของโลหะที่ไม่เหมือนกันโดยทั่วไปจะดีกว่าคุณสมบัติทางกลของโลหะฐานที่จะเชื่อมอย่างไรก็ตาม ที่อุณหภูมิสูงหรือหลังจากการทำงานเป็นเวลานานที่อุณหภูมิสูง ประสิทธิภาพของบริเวณรอยต่อจะด้อยกว่าโลหะฐานวัสดุ.

2. มีโซนการเปลี่ยนผ่านของมาร์เทนไซต์ระหว่างการเชื่อมออสเทนไนต์และโลหะฐานเพิร์ลไลต์โซนนี้มีความเหนียวต่ำและเป็นชั้นเปราะที่มีความแข็งสูงนอกจากนี้ยังเป็นโซนอ่อนแอที่ทำให้ส่วนประกอบเสียหายและเสียหายจะทำให้โครงสร้างรอยเชื่อมลดลงความน่าเชื่อถือในการใช้งาน

3. การอพยพของคาร์บอนระหว่างการรักษาความร้อนหลังการเชื่อมหรือการทำงานที่อุณหภูมิสูงจะทำให้เกิดการก่อตัวของชั้นคาร์บูไรซ์และชั้นที่แยกคาร์บูไรซ์ทั้งสองด้านของเส้นฟิวชันเป็นที่เชื่อกันโดยทั่วไปว่าการลดลงของคาร์บอนในชั้นที่แยกคาร์บอนออกจะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงที่สำคัญ (โดยทั่วไปคือการเสื่อมสภาพ) ในโครงสร้างและประสิทธิภาพของพื้นที่ ทำให้พื้นที่นี้มีแนวโน้มที่จะเกิดความล้มเหลวก่อนกำหนดในระหว่างการให้บริการชิ้นส่วนที่เสียหายของท่อที่มีอุณหภูมิสูงจำนวนมากในการให้บริการหรือภายใต้การทดสอบนั้นกระจุกตัวอยู่ในชั้นการแยกคาร์บอน

4. ความล้มเหลวเกี่ยวข้องกับสภาวะต่างๆ เช่น เวลา อุณหภูมิ และความเครียดที่สลับกัน

5. การอบชุบด้วยความร้อนหลังการเชื่อมไม่สามารถขจัดการกระจายความเค้นตกค้างในบริเวณรอยต่อได้

6. ความไม่เท่าเทียมกันขององค์ประกอบทางเคมี

เมื่อเชื่อมโลหะที่แตกต่างกัน เนื่องจากโลหะทั้งสองด้านของรอยเชื่อมและองค์ประกอบของโลหะผสมของรอยเชื่อมมีความแตกต่างกันอย่างเห็นได้ชัด ในระหว่างกระบวนการเชื่อม โลหะฐานและวัสดุเชื่อมจะละลายและผสมกันความสม่ำเสมอของการผสมจะเปลี่ยนไปตามการเปลี่ยนแปลงของกระบวนการเชื่อมการเปลี่ยนแปลงและความสม่ำเสมอในการผสมยังแตกต่างกันมากในตำแหน่งต่างๆ ของรอยเชื่อม ซึ่งส่งผลให้องค์ประกอบทางเคมีของรอยเชื่อมไม่เป็นเนื้อเดียวกัน

7. ความไม่สอดคล้องกันของโครงสร้างโลหะวิทยา

เนื่องจากองค์ประกอบทางเคมีของรอยเชื่อมไม่ต่อเนื่อง หลังจากประสบกับวงจรความร้อนในการเชื่อม โครงสร้างที่แตกต่างกันจะปรากฏในแต่ละพื้นที่ของรอยเชื่อม และโครงสร้างองค์กรที่ซับซ้อนอย่างยิ่งมักปรากฏในบางพื้นที่

8. ความต่อเนื่องของการปฏิบัติงาน

ความแตกต่างในองค์ประกอบทางเคมีและโครงสร้างทางโลหะวิทยาของรอยเชื่อมทำให้เกิดคุณสมบัติทางกลที่แตกต่างกันของรอยเชื่อมความแข็งแรง ความแข็ง ความเป็นพลาสติก ความเหนียว สมบัติการกระแทก การคืบของอุณหภูมิสูง และสมบัติความทนทานของบริเวณต่างๆ ตามแนวรอยเชื่อมนั้นแตกต่างกันมากความไม่สอดคล้องกันอย่างมีนัยสำคัญนี้ทำให้พื้นที่ต่างๆ ของรอยเชื่อมมีพฤติกรรมแตกต่างกันมากภายใต้สภาวะเดียวกัน โดยมีบริเวณที่อ่อนลงและบริเวณที่มีความแข็งแรงปรากฏขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งภายใต้สภาวะที่มีอุณหภูมิสูง ข้อต่อเชื่อมโลหะที่แตกต่างกันจะถูกใช้งานในระหว่างกระบวนการบริการความล้มเหลวตั้งแต่เนิ่นๆ มักเกิดขึ้น

 ลักษณะของวิธีการเชื่อมแบบต่างๆ เมื่อเชื่อมโลหะที่ไม่เหมือนกัน

วิธีการเชื่อมส่วนใหญ่สามารถใช้ในการเชื่อมโลหะที่แตกต่างกันได้ แต่เมื่อเลือกวิธีการเชื่อมและกำหนดมาตรการในกระบวนการ ก็ยังควรพิจารณาถึงลักษณะของโลหะที่แตกต่างกันด้วยตามความต้องการที่แตกต่างกันของโลหะฐานและรอยเชื่อม การเชื่อมฟิวชั่น การเชื่อมด้วยแรงดัน และวิธีการเชื่อมอื่น ๆ ล้วนใช้ในการเชื่อมโลหะที่แตกต่างกัน แต่แต่ละวิธีก็มีข้อดีและข้อเสียของตัวเอง

1. การเชื่อม

วิธีการเชื่อมฟิวชันที่ใช้กันมากที่สุดในการเชื่อมโลหะที่แตกต่างกันคือการเชื่อมอาร์กด้วยอิเล็กโทรด, การเชื่อมอาร์กใต้น้ำ, การเชื่อมอาร์กแบบป้องกันแก๊ส, การเชื่อมด้วยไฟฟ้าสแลก, การเชื่อมอาร์กพลาสมา, การเชื่อมด้วยลำแสงอิเล็กตรอน, การเชื่อมด้วยเลเซอร์ ฯลฯ เพื่อลดการเจือจางให้ลดฟิวชั่นลง อัตราส่วนหรือควบคุมปริมาณการหลอมของวัสดุฐานโลหะต่างๆ การเชื่อมด้วยลำแสงอิเล็กตรอน การเชื่อมด้วยเลเซอร์ การเชื่อมอาร์กพลาสมา และวิธีการอื่นๆ ที่มีความหนาแน่นของพลังงานจากแหล่งความร้อนสูงกว่าสามารถนำมาใช้ได้

เพื่อลดความลึกของการเจาะ สามารถใช้มาตรการทางเทคโนโลยี เช่น ส่วนโค้งทางอ้อม ลวดเชื่อมแบบสวิง อิเล็กโทรดแบบแถบ และลวดเชื่อมเพิ่มเติมที่ไม่ได้รับพลังงานสามารถนำมาใช้ได้แต่ไม่ว่าอย่างไรก็ตาม ตราบเท่าที่ยังเป็นการเชื่อมแบบฟิวชัน ส่วนหนึ่งของโลหะฐานก็จะละลายเข้าไปในแนวเชื่อมและทำให้เกิดการเจือจางเสมอนอกจากนี้จะเกิดสารประกอบระหว่างโลหะ ยูเทคติกส์ ฯลฯ ด้วยเช่นกันเพื่อบรรเทาผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์ดังกล่าว จะต้องควบคุมและลดระยะเวลาการคงอยู่ของโลหะในสถานะของเหลวหรือของแข็งอุณหภูมิสูงให้สั้นลง

อย่างไรก็ตาม แม้ว่าจะมีการปรับปรุงและปรับปรุงวิธีการเชื่อมและมาตรการในกระบวนการเชื่อมอย่างต่อเนื่อง แต่ก็ยังยากที่จะแก้ไขปัญหาทั้งหมดเมื่อเชื่อมโลหะที่ไม่เหมือนกัน เนื่องจากมีโลหะหลายประเภท ข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพที่แตกต่างกัน และรูปแบบข้อต่อที่แตกต่างกันในหลายกรณีจำเป็นต้องใช้การเชื่อมด้วยแรงดันหรือวิธีการเชื่อมอื่น ๆ เพื่อแก้ไขปัญหาการเชื่อมของข้อต่อโลหะที่แตกต่างกันโดยเฉพาะ

2. การเชื่อมด้วยแรงดัน

วิธีการเชื่อมด้วยแรงดันส่วนใหญ่จะให้ความร้อนเฉพาะโลหะที่จะเชื่อมกับสถานะพลาสติกหรือไม่ให้ความร้อนก็ได้ แต่ใช้แรงดันบางอย่างเป็นคุณสมบัติพื้นฐานเมื่อเปรียบเทียบกับการเชื่อมฟิวชัน การเชื่อมด้วยแรงดันมีข้อดีบางประการเมื่อเชื่อมข้อต่อโลหะที่ไม่เหมือนกันตราบใดที่รูปแบบข้อต่ออนุญาตและคุณภาพการเชื่อมสามารถตอบสนองความต้องการได้ การเชื่อมด้วยแรงดันก็มักจะเป็นทางเลือกที่สมเหตุสมผลมากกว่า

ในระหว่างการเชื่อมด้วยแรงดัน พื้นผิวเชื่อมต่อของโลหะที่ไม่เหมือนกันอาจละลายหรือไม่ละลายก็ได้อย่างไรก็ตาม เนื่องจากผลของความดัน แม้ว่าจะมีโลหะหลอมเหลวอยู่บนพื้นผิว โลหะก็จะถูกอัดและระบายออก (เช่น การเชื่อมแบบแฟลชและการเชื่อมแบบเสียดสี)ในบางกรณีเท่านั้น เมื่อโลหะหลอมเหลวยังคงอยู่หลังจากการเชื่อมด้วยแรงดัน (เช่น การเชื่อมแบบจุด)

เนื่องจากการเชื่อมด้วยแรงดันไม่ให้ความร้อนหรืออุณหภูมิความร้อนต่ำ จึงสามารถลดหรือหลีกเลี่ยงผลกระทบด้านลบของวัฏจักรความร้อนต่อคุณสมบัติโลหะของโลหะฐาน และป้องกันการเกิดสารประกอบอินเตอร์เมทัลลิกที่เปราะการเชื่อมด้วยแรงดันบางรูปแบบสามารถบีบสารประกอบระหว่างโลหะที่ถูกสร้างขึ้นจากข้อต่อได้นอกจากนี้ยังไม่มีปัญหาการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของโลหะเชื่อมที่เกิดจากการเจือจางระหว่างการเชื่อมด้วยแรงดัน

อย่างไรก็ตาม วิธีการเชื่อมด้วยแรงดันส่วนใหญ่มีข้อกำหนดบางประการสำหรับรูปแบบรอยต่อเช่น การเชื่อมแบบจุด การเชื่อมตะเข็บ และการเชื่อมด้วยคลื่นอัลตราโซนิก ต้องใช้ข้อต่อแบบตักในระหว่างการเชื่อมด้วยแรงเสียดทาน ชิ้นงานอย่างน้อยหนึ่งชิ้นจะต้องมีหน้าตัดของตัวเครื่องที่หมุนได้การเชื่อมด้วยระเบิดใช้ได้กับการเชื่อมต่อในพื้นที่ขนาดใหญ่เท่านั้น ฯลฯ อุปกรณ์เชื่อมด้วยแรงดันยังไม่ได้รับความนิยมสิ่งเหล่านี้จำกัดขอบเขตการใช้งานของการเชื่อมด้วยแรงดันอย่างไม่ต้องสงสัย

3. วิธีการอื่นๆ

นอกจากการเชื่อมฟิวชันและการเชื่อมด้วยแรงดันแล้ว ยังมีวิธีการอีกหลายวิธีที่สามารถใช้ในการเชื่อมโลหะที่ไม่เหมือนกันได้ตัวอย่างเช่น การบัดกรีแข็งเป็นวิธีการเชื่อมโลหะที่ไม่เหมือนกันระหว่างโลหะเติมและโลหะฐาน แต่สิ่งที่จะกล่าวถึงในที่นี้คือวิธีการบัดกรีที่พิเศษกว่า

มีวิธีที่เรียกว่าการเชื่อมฟิวชั่น - การประสานนั่นคือด้านโลหะฐานที่มีจุดหลอมเหลวต่ำของข้อต่อโลหะที่แตกต่างกันนั้นจะถูกเชื่อมด้วยฟิวชั่นและด้านโลหะฐานที่มีจุดหลอมเหลวสูงจะถูกประสานและโดยปกติแล้วจะใช้โลหะชนิดเดียวกันกับวัสดุฐานที่มีจุดหลอมเหลวต่ำเป็นตัวประสานดังนั้นกระบวนการเชื่อมระหว่างโลหะตัวเติมประสานและโลหะฐานที่มีจุดหลอมเหลวต่ำจึงเป็นโลหะชนิดเดียวกันและไม่มีปัญหาพิเศษ

กระบวนการบัดกรีอยู่ระหว่างโลหะตัวเติมและโลหะฐานที่มีจุดหลอมเหลวสูงโลหะฐานไม่ละลายหรือตกผลึก ซึ่งสามารถหลีกเลี่ยงปัญหาการเชื่อมได้มากมาย แต่โลหะตัวเติมจะต้องทำให้โลหะฐานเปียกได้ดี

อีกวิธีหนึ่งเรียกว่าการบัดกรีแบบยูเทคติกหรือการบัดกรีแบบกระจายยูเทคติกนี่คือการให้ความร้อนแก่พื้นผิวสัมผัสของโลหะที่ไม่เหมือนกันจนถึงอุณหภูมิที่กำหนด เพื่อให้โลหะทั้งสองเกิดเป็นยูเทคติกที่มีจุดหลอมเหลวต่ำที่พื้นผิวสัมผัสยูเทคติกที่มีจุดหลอมเหลวต่ำจะเป็นของเหลวที่อุณหภูมินี้ โดยพื้นฐานแล้วจะกลายเป็นสารบัดกรีชนิดหนึ่งโดยไม่จำเป็นต้องบัดกรีภายนอกวิธีการประสาน

แน่นอนว่าสิ่งนี้จำเป็นต้องมีการก่อตัวของยูเทคติกที่มีจุดหลอมเหลวต่ำระหว่างโลหะทั้งสองในระหว่างการเชื่อมแบบแพร่ของโลหะที่ไม่เหมือนกัน วัสดุชั้นกลางจะถูกเติมเข้าไป และวัสดุชั้นกลางจะถูกให้ความร้อนภายใต้ความดันต่ำมากจนละลาย หรือก่อตัวเป็นยูเทคติกที่มีจุดหลอมเหลวต่ำเมื่อสัมผัสกับโลหะที่จะเชื่อมชั้นของเหลวบาง ๆ ที่เกิดขึ้นในเวลานี้ หลังจากผ่านกระบวนการเก็บรักษาความร้อนในช่วงระยะเวลาหนึ่ง ทำให้วัสดุชั้นกลางละลายเมื่อวัสดุชั้นกลางทั้งหมดกระจายเข้าไปในวัสดุฐานและทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน จะเกิดข้อต่อโลหะที่แตกต่างกันโดยไม่มีวัสดุตัวกลางเกิดขึ้นได้

วิธีการประเภทนี้จะทำให้เกิดโลหะเหลวจำนวนเล็กน้อยในระหว่างกระบวนการเชื่อมดังนั้นจึงเรียกว่าการเชื่อมการเปลี่ยนสถานะของเหลวลักษณะทั่วไปคือไม่มีโครงสร้างการหล่อในข้อต่อ

สิ่งที่ควรทราบเมื่อเชื่อมโลหะที่ไม่เหมือนกัน

1. พิจารณาคุณสมบัติทางกายภาพ เชิงกล และองค์ประกอบทางเคมีของการเชื่อม

(1) จากมุมมองของความแข็งแรงเท่ากัน ให้เลือกลวดเชื่อมที่มีคุณสมบัติทางกลของโลหะฐาน หรือรวมความสามารถในการเชื่อมของโลหะฐานกับลวดเชื่อมที่มีความแข็งแรงไม่เท่ากันและเชื่อมได้ดี แต่ให้คำนึงถึงรูปแบบโครงสร้างของ เชื่อมให้ได้ความแข็งแรงเท่ากันข้อกำหนดด้านความแข็งแกร่งและความแข็งอื่นๆ

(2) ทำให้องค์ประกอบของโลหะผสมมีความสอดคล้องหรือใกล้เคียงกับวัสดุฐาน

(3) เมื่อโลหะฐานมีสิ่งเจือปนที่เป็นอันตราย C, S และ P ในระดับสูง ควรเลือกแท่งเชื่อมที่มีความต้านทานการแตกร้าวและความต้านทานรูพรุนที่ดีกว่าขอแนะนำให้ใช้อิเล็กโทรดแคลเซียมไทเทเนียมออกไซด์หากยังไม่สามารถแก้ไขได้ สามารถใช้ลวดเชื่อมชนิดไฮโดรเจนโซเดียมต่ำได้

2. พิจารณาสภาพการทำงานและประสิทธิภาพของการเชื่อม

(1) ภายใต้เงื่อนไขของการรับน้ำหนักไดนามิกของแบริ่งและการรับแรงกระแทก นอกเหนือจากการรับรองความแข็งแรงแล้ว ยังมีข้อกำหนดสูงสำหรับความเหนียวและการยืดตัวของแรงกระแทกควรเลือกอิเล็กโทรดประเภทไฮโดรเจนต่ำ ประเภทแคลเซียมไทเทเนียม และประเภทเหล็กออกไซด์ในคราวเดียว

(2) หากสัมผัสกับสารที่มีฤทธิ์กัดกร่อน ต้องเลือกลวดเชื่อมสแตนเลสที่เหมาะสมโดยพิจารณาจากชนิด ความเข้มข้น อุณหภูมิในการทำงานของตัวกลาง และไม่ว่าจะเป็นการสึกหรอของเสื้อผ้าทั่วไปหรือการกัดกร่อนตามขอบเกรน

(3) เมื่อทำงานภายใต้สภาวะการสึกหรอ ควรแยกแยะว่าเป็นการสึกหรอแบบปกติหรือแบบกระแทก และไม่ว่าจะสึกหรอที่อุณหภูมิปกติหรืออุณหภูมิสูง

(4) เมื่อทำงานภายใต้สภาวะที่ไม่มีอุณหภูมิ ควรเลือกลวดเชื่อมที่สอดคล้องกันเพื่อให้แน่ใจว่ามีคุณสมบัติทางกลที่อุณหภูมิต่ำหรือสูง

3. พิจารณาความซับซ้อนของรูปร่างโดยรวมของการเชื่อม ความแข็ง การเตรียมการแตกหักของการเชื่อม และตำแหน่งการเชื่อม

(1) สำหรับการเชื่อมที่มีรูปร่างซับซ้อนหรือมีความหนามาก ความเค้นหดตัวของโลหะเชื่อมในระหว่างการทำความเย็นจะมีขนาดใหญ่และมีแนวโน้มที่จะเกิดรอยแตกร้าวต้องเลือกลวดเชื่อมที่มีความต้านทานการแตกร้าวสูง เช่น ลวดเชื่อมไฮโดรเจนต่ำ ลวดเชื่อมที่มีความเหนียวสูง หรือลวดเชื่อมเหล็กออกไซด์

(2) การเชื่อมที่ไม่สามารถพลิกกลับได้เนื่องจากสภาวะ จะต้องเลือกลวดเชื่อมที่สามารถเชื่อมได้ทุกตำแหน่ง

(3) สำหรับชิ้นส่วนการเชื่อมที่ทำความสะอาดยาก ให้ใช้ลวดเชื่อมที่เป็นกรดซึ่งมีการออกซิไดซ์สูงและไม่ไวต่อตะกรันและน้ำมัน เพื่อหลีกเลี่ยงข้อบกพร่อง เช่น รูพรุน

4. พิจารณาอุปกรณ์สถานที่เชื่อม

ในสถานที่ที่ไม่มีเครื่องเชื่อม DC ไม่แนะนำให้ใช้ลวดเชื่อมที่มีแหล่งจ่ายไฟ DC ที่จำกัดควรใช้ลวดเชื่อมที่มีแหล่งจ่ายไฟ AC และ DC แทนเหล็กบางชนิด (เช่น เหล็กทนความร้อนเพิร์ลไลติก) จำเป็นต้องขจัดความเครียดจากความร้อนหลังการเชื่อม แต่ไม่สามารถให้ความร้อนได้เนื่องจากสภาพของอุปกรณ์ (หรือข้อจำกัดทางโครงสร้าง)ควรใช้ลวดเชื่อมที่ทำจากวัสดุโลหะที่ไม่ใช่ฐาน (เช่น สแตนเลสออสเทนนิติก) แทน และไม่จำเป็นต้องให้ความร้อนหลังการเชื่อม

5. พิจารณาปรับปรุงกระบวนการเชื่อมและปกป้องสุขภาพของคนงาน

ในกรณีที่ทั้งอิเล็กโทรดที่เป็นกรดและอัลคาไลน์สามารถตอบสนองความต้องการได้ ก็ควรใช้อิเล็กโทรดที่เป็นกรดให้มากที่สุด

6. พิจารณาผลิตภาพแรงงานและความสมเหตุสมผลทางเศรษฐกิจ

ในกรณีที่ประสิทธิภาพเท่ากันเราควรลองใช้ลวดเชื่อมที่เป็นกรดที่มีราคาต่ำกว่าแทนลวดเชื่อมอัลคาไลน์ในบรรดาลวดเชื่อมที่เป็นกรด ประเภทไทเทเนียมและประเภทไทเทเนียม-แคลเซียมมีราคาแพงที่สุดตามสถานการณ์ทรัพยากรแร่ในประเทศของฉัน ควรส่งเสริมเหล็กไทเทเนียมอย่างจริงจังลวดเชื่อมเคลือบ