钢上双丝堆焊Fe-Al层的组织性能研究(4)

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1.2.1铝和钢焊接时的主要问题

（1）钢的熔点为1538Tm/℃,铝的熔点为660Tm/℃，所以在焊接时，当铝完全熔化成液态，钢还没开始熔化，同时铝的密度比钢小很多，当两者都完全熔化后，铝会漂浮在钢上面，冷却到室温后焊缝成分会很不均匀。

（2）钢的线膨胀系数比铝的小一倍，凝固时收缩率比铝的小两倍。所以，好多时候焊接时因为过大的内应力造成在脆性温度区间内产生热裂纹的问题。这是铝合金，尤其是高强铝合金焊接时常见的严重缺陷之一。

（3）因为铝与氧的亲和力比较大，所以在金属表面总有一层难溶的氧化膜（Al2O3），在焊接的时候它会破坏金属之间良好的结合，容易产生夹渣。而且氧化膜对水分有很强的吸附力，氧化膜中所含的结晶水和所吸附的水分在焊接电弧高温作用下分解并可能与金属反应产生氢，从而在焊缝中形成气孔。所以，为了保证焊接质量，必须在焊接之前严格清理焊件以及焊材表面的氧化物，并且以防在焊接过程发生再氧化，应该将熔化金属以及在高温下的金属进行比较有效的保护，这是铝和铝合金焊接非常重要的一个特点。文献综述

（4）铝及铝合金液体熔池在高温下容易吸收气体，在焊后冷却凝固过程中，氢的溶解度急剧下降，来不及析出，而聚集在焊缝中形成气孔。况且铝的导热性好，在同样的工艺条件下，铝熔池的冷却速度非常快，导致气泡不会及时的浮出，容易出现气孔。

（5）钢在铝中的固溶极限几乎为0，并且钢和铝会产生多种金属间化合物，这些金属化合物硬且脆，增加了焊接接头的脆性。

1.2.2钢铝异种金属的主要焊接方法

实现钢铝异种金属的焊接方法有很多种，比如摩擦焊、钎焊、熔焊、爆炸焊以及激光焊等。通过以机械能为能源，俩个表面接触然后摩擦生热，来实现二者的连接。对于铝和钢的连接，摩擦过程可以破坏掉铝表面的氧化膜，从而避免了氧化膜带来的问题，而且过程中没有熔化，避免了Fe-Al金属间化合物的生成【20-21】。可以在低于母材熔点，但是却高于钎料熔点的温度下加热，液态的母材润湿了母材，最后通过扩散来实现焊件之间的连接。激光焊则是通过激光深熔的办法，实现铝与钢的焊接。爆炸焊则是在炸药爆炸的时候，利用其产生的能量，迫使俩种金属连接。也可以通过加中间层的方法，然后对铝铁进行熔焊。

1.3双丝焊

近些年来，在航空、航天、交通、海洋工程等行业上的快速发展，在很大的程度上促进了焊接技术的发展。由于产品、材料以及使用条件的各种各样，对焊接的质量的要求也越来越严格。因此如何使用优秀、高效率的焊接技术来满足目前的需求，是我们共同面临的难题[22]。目前在实际生产过程中的主要任务就是，生产效率得到提高以及改善焊接的质量，尽量实现焊接自动化，尽可能的减少缺陷。焊接生产率的提高主要是两点:一是薄板焊接的时候焊接速度的提高 ;二是中、厚板焊接时熔敷率的提高[23]。双丝焊不仅可以进行高速的焊接，而且还可以进行高熔敷率的焊接。在薄板上以及厚板上均可以发挥作用。细双丝焊更能大幅提高生产率，特别是细双丝三弧焊。而这种焊接方法的热循环和温度场对改良焊接接头的强度和减少裂纹方面更加的有利，它容易改变焊丝组合成分，调节焊缝的成分。双丝焊出了可以大幅度调节焊缝熔合比及宽深比之外，不仅高效节能，还可以减少夹渣和气孔[24]。双丝焊因具有非常高的焊接速度，而且焊丝熔敷率也比较高，并且焊后的焊缝质量非常好，因此受到各国焊接学者关注双丝焊，所以应用会越来越的广泛，对它进一步的研究也会越来越多。