Af strukturelle, anvendelsesmæssige eller økonomiske årsager har mange industrier brug for at forbinde forskellige metalmaterialer. Ved at kombinere forskellige metaller er det muligt at udnytte de bedste egenskaber ved hvert enkelt metal bedre. Derfor skal svejseren, før enhver svejseoperation påbegyndes, bestemme egenskaberne for hvert materiale, som omfatter metallets smeltepunkt, termisk ekspansion osv. Svejseprocessen vælges derefter, så den passer til dem i henhold til materialeegenskaberne.
Ulig metalsvejsning er processen med svejsning af to eller flere forskellige materialer (forskellige i kemisk sammensætning, metallurgisk organisation eller egenskaber osv.) under visse procesbetingelser. Ved svejsning af uens metaller er den mest almindelige svejsning af uens stål efterfulgt af uens ikke-jernholdige metaller. Når uens metaller svejses, dannes et overgangslag med forskellige egenskaber end modermaterialet. På grund af de betydelige forskelle i elementære egenskaber, fysiske egenskaber og kemiske egenskaber af uens metaller, er svejsning af uens materialer meget mere teknisk kompleks end svejsning af uens materialer.
Hvad er problemerne ved svejsning af forskellig metal?
1. Jo større forskellen er i smeltepunktet for uens materialer, jo sværere er det at svejse.
Dette skyldes, at materialets lave smeltepunkt når smeltetilstanden, materialets høje smeltepunkt er stadig i fast tilstand, når det smeltede materiale er let at trænge igennem korngrænserne i den overophedede zone, hvilket kan forårsage tabet af materialer med lavt smeltepunkt, legeringselementer brændt eller fordampet, hvilket gør det vanskeligt at svejse samlingen. For eksempel, når man svejser jern og bly (smeltepunktsforskel), kan ikke kun de to materialer i fast tilstand ikke opløse hinanden, men også i flydende tilstand kan ikke opløse hinanden, det flydende metal er fordelt i lag, og efter afkøling hver separat krystallisation.
2. Jo større forskellen er i koefficienten for lineær udvidelse af uens materialer, jo sværere er det at svejse.
Jo større materialets lineære ekspansionskoefficient, jo større termisk ekspansionshastighed, jo større krympning under afkøling, vil smeltebassinkrystallisationen frembringe en stor svejsespænding. Denne svejsespænding er ikke let at eliminere, resultatet vil producere en stor svejsedeformation. Da materialet på begge sider af svejsningen er udsat for forskellige spændingstilstande, kan det let føre til revner i svejsningen og varmepåvirket zone, og endda føre til stripning af svejsemetal og basismateriale.
3. Jo større forskellen er i termisk ledningsevne og specifik varmekapacitet for forskellige materialer, jo sværere er det at svejse.
Materialets termiske ledningsevne og specifikke varmekapacitet vil få svejsemetallets krystallisationsbetingelser til at forringes, kornene bliver alvorligt grove og påvirker befugtningsegenskaberne af ildfaste metaller. Derfor bør en stærk varmekilde vælges til svejsning, placeringen af varmekilden skal være forspændt mod siden af basismaterialet med god varmeledningsevne ved svejsning.
4. Jo større forskellen er mellem de elektromagnetiske egenskaber af uens materialer, jo sværere er det at svejse.
For jo større forskellen er i materialets elektromagnetisme, jo mere ustabil svejsebuen er, jo værre er svejsningen.
5. Jo flere intermetalliske forbindelser der dannes mellem forskellige materialer, jo sværere er det at svejse.
Da intermetalliske forbindelser har større skørhed, kan de let føre til revner og endda brud i svejsningen.
6. Jo stærkere oxidation af uens materialer er, jo sværere er det at svejse.
Hvis der svejses kobber og aluminium med smeltesvejsemetode, er smeltebassinet meget let at danne kobber og aluminiumoxider. Ved afkøling af krystallisation kan tilstedeværelsen af oxider ved korngrænserne få den intergranulære bindingskraft til at reduceres.
7. Ved svejsning af uens materialer er svejsningen og de to uædle metaller vanskelige at opnå kravene til samme styrke.
Dette skyldes det lave smeltepunkt af metalelementerne let brændt og fordampet under svejsning, hvilket resulterer i ændringer i den kemiske sammensætning af svejsningen, mekaniske egenskaber reduceret, især når svejsning uens ikke-jernholdige metaller mere signifikant.
Anvendelsen af lasersvejseteknologi til uens metalsvejsning
1. Kobber- og stållasersvejsning
Kobber- og stålsvejsning er typisk for svejsning af forskelligt materiale. Smeltepunktet, termisk ledningsevne, lineær udvidelseskoefficient og mekaniske egenskaber af kobber og stål er meget forskellige, hvilket ikke er befordrende for direkte svejsning af kobber og stål. Lasersvejsning af kobber og stål er blevet den nuværende udviklingstrend baseret på fordelene ved høj termisk energitæthed, lav mængde af smeltet metal, smal varmepåvirket zone, høj fugekvalitet og høj produktivitet ved lasersvejsning. Imidlertid er absorptionshastigheden af kobber til de fleste industrielle applikationer relativt lav, og kobber er også tilbøjelig til defekter såsom oxidation, porøsitet og revner under svejseprocessen. Baseret på multi-mode laser laser svejseproces af kobber og stål uens metaller skal videreudvikles.
2. Lasersvejsning af aluminium og stål
Aluminium, stålsmeltepunktsforskel, let at danne metaldele sammensat af forskellige materialer, og aluminium, stållegering med høj reflektivitet og høj varmeledningsevne, det er svært at danne et nøglehul i svejseprocessen, svejsningen kræver en høj energitæthed . Eksperimenter viste, at ved at styre laserenergien og materialets handlingstid, kan det reducere tykkelsen af grænsefladereaktionslaget, effektivt kontrollere genereringen af mellemfaser.
3. Magnesium aluminium og magnesium aluminiumslegering lasersvejsning
Aluminium og dets legeringer har god korrosionsbestandighed, høj specifik styrke, god elektrisk og termisk ledningsevne og andre fordele. Magnesium er lettere end aluminium, et ikke-jernholdigt metal, har også en høj specifik styrke og stivhed og god seismisk kapacitet. Hovedproblemet ved magnesium- og aluminiumsvejsning er, at selve basismaterialet er meget let at oxidere, varmeoverførselskoefficient, let at producere revner og porer og andre svejsedefekter og meget let at fremstille intermetalliske forbindelser, hvilket reducerer de mekaniske egenskaber af svejsede samlinger.
