异种金属的焊接在我们超声波行业经常会遇到三种材质铜、铝、镍之间相互进行焊接,且超声波焊接后导电性以及强度性能良好。
异种金属焊接所存在的一些固有问题阻碍了它的发展,如异种金属熔合区的构成和性能,异种金属焊接结构的*多半发生在熔合区,由于靠近熔合区各段上焊缝结晶特点不同,又易形成性能不好的、成分变化的过渡层。
另外,由于处在高温的时间长,这一区域的扩散层会扩大,会进一步使金属的不均匀性增加。而且异种金属焊接时或焊后经热处理或经高温运行后,经常发现低合金一侧的碳通过焊缝边界向高合金焊缝中“迁移”的现象,分别在熔合线两侧形成脱碳层和增碳层,在低合金一侧母材形成脱碳层,在高合金焊缝一侧形成增碳层。
防碍和阻止异种金属结构的使用和发展主要表现在以下几个方面:
1.在室温下,异种金属焊接接头区的机械性能(如拉伸、冲击、弯曲等)一般优于被焊母材的性能,但高温下或高温长期运行后,接头区的性能劣于母材。
2.在奥氏体焊缝与珠光体母材之间存在一个马氏体过渡区,该区韧性较低,是一个高硬度脆性层,也是导致构件失效*的薄弱区,它会降低焊接结构的使用可靠性。
3.焊后热处理或高温运行过程中碳迁移会导致在熔合线两侧分别形成增碳层和脱碳层。一般认为脱碳层由于碳的减少而导致该区域*、性能发生较大变化(一般是劣化),从而使得该区域容易在服役过程中发生早期失效。很多服役中的高温管线或者试验中的高温管线的失效部位都集中在脱碳层。
4.失效与时间、温度和交变应力等条件有关。
5.焊后热处理不能消除接头区的残余应力分布。
6.化学成分的不均匀性。
异种金属焊接的时候,由于焊缝两侧的金属和焊缝的合金成分有着明显的差别,焊接过程中,母材和焊材都会熔化并相互混合,混合的均匀程度随着焊接工艺的改变而改变,而且焊接接头不同的位置,混合均匀程度也有很大差异,这就造成了焊接接头化学成分的不均匀性。
7.金相*的不均匀性。
由于焊接接头化学成分的不连续,经历了焊接热循环后,焊接接头各个区域出现不同的*,往往在某些区域出现*其复杂的*结构。
8.性能的不连续性。
焊接接头的化学成分和金相*的差异,带来了焊接接头力学性能的不同。沿焊接接头的各个区域强度、硬度、塑性、韧性、冲击性能、高温蠕变、持久性能都有很大差别。这种显著的不均匀性使得焊接接头不同区域在相同的条件下,表现出来的行为有很大的差异,超声波焊接机详细介绍,出现弱化区域和强化区域,尤其是在高温的条件下,异种金属焊接接头在服役过程中经常出现早期失效。
尽管超声波焊接有众多的优点,但超声波焊接也有一定的局限性,天门超声波焊接机,在选择超声波焊接工艺之前和进行超声波焊接塑胶件零件设计时,产品设计工程师必须清楚了解超声波焊接的局限性,并通过合理零件设计来避免超声波焊接缺陷的产生、提高焊接的质量。
1) 材料的限制性;超声波焊接并不能够焊接所有的塑料,这是超声波焊接局限性。有的塑料焊接性能好,有的塑料焊接性能差;而且超声波焊接一般仅适合于同一种或者类似塑料之间的焊接。如果两个塑胶件材料不同,多数时候超声波焊接无能为力。因此,一旦选定超声波焊接工艺,就不能轻易更改零件材料。有工程师曾经向笔者反映,为何ABS材料的两个塑胶件进行超声波焊接时,焊接质量非常好,但由于其它设计要求,把一个塑胶件的ABS材料换成PBT,就很难焊上?就是这个原因。
2) 不可拆卸性;超声波焊接是不可拆卸性连接,无法进行返工;一旦两个零件通过超声波焊接装配成一体,如果发现产品出现质量问题,就无法进行返工。
3) 零件大小和形状的限制;中小型的塑胶件适合超声波焊接,尺寸一般小于250X300mm,较大的零件可能需要多个焊接工序。而且超声波焊接一般适用于形状比较单一的塑胶件,形状复杂的塑胶件有可能焊接质量较低。
4) 超声波的能量很大,在焊接过程中有可能造成塑胶件本身因为强度不够而发生损坏,超声波焊接机报价,同时也可能造成产品内部其它零部件损坏。因此,在进行产品设计时,尽可能增加塑胶件的强度和产品内部其它零部件的强度,或者将零部件远离焊接区域,超声波焊接机用途,尽量把强度不高的其它零部件安排在超声波焊接工序之后再进行装配。
5) 超声波对于人的听力有伤害,应准备好劳保用品。
两种塑料能够焊接兼容,必须在化学上兼容,否则,尽管两种塑料熔合在一起,但没有分子键的结合,焊接强度会非常低。一个典型的例子是PE与PP的焊接。两种塑料都是半结晶塑料,有着相似的外观和相似的物理性能,但它们不能在化学上兼容,因此它们不能焊接在一起。
热塑性塑料能够与自身焊接在一起。例如,一个ABS的零件能够与另外一个ABS的零件焊接在一起;不同的塑料能够焊接在一起取决于两个因素;其一是它们的熔化温度很接近,在22°以内;如果熔化温度相差很大,一种塑料已经开始分解了,另一种塑料才开始熔化,两种塑料自然无法焊接在一起。其二是相似的分子结构。例如,ABS零件能够与Acrylic零件进行焊接是因为它们的化学属性是兼容的。一般来说,只有相似的无定形塑料才有机会彼此焊接在一起,而半结晶塑料的化学属性相差很大,它们基本上不能互相焊接在一起。
值得注意的是,即使是同一种塑料之间的超声波焊接,应该使用来自同一家供应商的同一种型号材料,否则也有可能产生焊接质量问题。