异种金属焊接与等离子喷涂技术详解

异种金属焊接与等离子喷涂技术详解

异种金属焊接和等离子喷涂技术在制造业中具有广泛的应用前景。本文将详细介绍异种金属（如钢和铝）的焊接工艺以及等离子喷涂技术，包括激光焊接、等离子喷涂等多种焊接方法，并详细介绍了每种方法的特点和应用场景。

异种金属焊接

已经有市售的“异种焊料/焊剂(类似焊丝、钎料)”。我们这里说的钢是一个泛概念，可以是指通俗说的铁（熟铁），也可以指不锈钢。

异种金属激光焊接的应用

“激光技术”在“异种材料焊接”的应用在各个行业随处可见：

异种金属激光焊接常见问题及解答

1. 激光焊接异种金属之间的最大间隙是多少？

• 激光焊接时异种金属的最大间隙为材料厚度的10%。

2. 是否可以将不同厚度的异种金属焊接在一起？

• 是可以的；但要评估焊接工艺参数、激光功率、焊接速度等。

3. 使用激光焊接焊接异种材料时面临哪些常见挑战？

• 常见挑战包括：产生脆性金属间化合物、热膨胀系数和熔点的变化。

激光焊接与其他方法的区别一览

在连接异种金属时，激光焊接与其他方法对比：

激光焊接异种金属的 7 个技巧

为成功焊接异种金属，下面提供一些基本技巧：

1. 异种相容性：考虑热导率、熔点及异种金属部件的物理和化学性能有关的其他因素。
2. 表面处理：重要。确保表面清洁，并去除任何涂层和污染物以有更好的无缺陷结果。
3. 金属性能和工艺参数：考虑设计接头时要均匀分布热量并减少开裂的风险。
4. 热传导：焊接过程必须全程监控热传导，避免产生脆性金属间化合物。
5. 填充材料：应与两种金属兼容实现良好的连接。
6. 预热异金：由于异种金属熔点和导热系数不同，因此需要分析；必要时必须预热。
7. 选择焊接类型：例如，异种金属焊接，脉冲焊接和混合焊接是有益的，因为它们可以更好地控制热输入，有助于最大限度地降低缺陷风险。

铝与钢的简易钎焊用Q303B钎料

铝与钢能不能够焊接，如果能够焊接的话，怎么焊？实际上，在特定条件和一些非特殊需求的情况下是可以焊接的！

1. 管接：做套接处理以后焊接时完全没问题的；
2. 角接：或者两板重叠焊接，在紧密配合的情况下也是可以焊接的：
3. 板接：一块铁板，一块铝板，要平面对接焊可不可以？

• 薄板：薄铝板与薄钢板，平面对接焊接，可能在抗剪切力上不足，
• 厚板：厚铝板与厚铁板，平面对接焊接，可以通过专用设备焊接。

异种金属（例如铝与钢）常用的焊接工艺：

每种工艺都有其长短，与适用场景。

1. 钎焊：在紧密配合的情况，钎料体现出很好的效果；易用、成本低、成熟。
2. 熔焊：综合性能好过钎焊；比如抗拉和剪切强度上；条件多，成本和工艺要求高。
3. 背铸（NDB）：一种整体"无缝焊接"连接方式，可使焊接连接面“无缝”。不同于以往的钎焊会有一定比率的缝隙，会导致受热不均，影响热传导。而背铸（NBD）的产品，散热速度快且均匀，使用寿命更长。
4. 激光焊 Laser Welding
5. 摩擦焊 Friction Welding
6. 超声波焊 Ultrasonic Welding
7. 对焊 Butt Welding

如何异种焊接铝与钢？

已经有市售的多种“异种焊料/焊剂(类似焊丝、钎料)”。例如，Q303B钎料是焊接温度为400度的一种软钎焊料，可解决铝与钢的焊接。铝和钢的异种焊接方法：焊接方式可用“低温钎焊(焊料可用市售Q303B)”

1. 表面清洁：如有必要的可做打磨处理；
2. 将焊接处配合紧密(10道左右)
3. 预热+钎焊(推荐使用6孔液化气喷枪)：

• 预热：以薄件为例：加热钢侧为主，到400摄氏度(可适当高，但是不能低)。
• 钎焊：焊丝于焊接处尽量垂直角度下料，用喷枪燎1-2秒，瞬间熔成。

4. 清理：用不锈钢小刷刷拭表面残留，用清水清洗即可。

等离子喷涂 | 热喷涂

热喷涂是利用热源将喷涂材料加热至熔化或半熔化状态，并用一定速度喷射沉积到经过预处理的基体表面形成涂层的方法。普通材料的表面上，喷涂一特殊工作表面，使其：防腐、耐磨、抗高温、抗氧化、隔热、绝缘、导电、防微波辐射等功能。热喷涂具有用材广泛、设备轻便、工艺灵活、操作程序少、可快捷修复、适应性强、涂层厚度可控等优点，适用各种基体材料的零部件、几乎可在所有的固体材料表面上制备各种防护性涂层和功能性涂层, 已广泛应用于石油化工、航空航天、交通、造纸和机械等领域。

热喷涂主要有以下几种技术路线：

火焰喷涂

火焰喷涂是使用火焰喷枪，将涂料或油漆通过加热的方式在工件表面进行涂装的一种方法。火焰喷涂有施工方便、涂层均匀、节省能源等优点，但存在着环境污染严重、劳动条件较差等缺点。

电弧喷涂

电弧喷涂是将二根被喷涂的铁丝做为源材电极，运用其端部产生的电弧做为热源熔化铁丝材, 并用压缩空气越过电弧和熔化的液体使之做雾化，以一定的速率喷向基材（零件）表层而产生持续的涂层。

超音速喷涂

将粉末轴向送进该火焰，可以将喷涂粒子加热至熔化或半熔化状态，并加速，从而获得结合强度高、致密的高质量涂层。

等离子喷涂

采用直流电驱动的等离子电弧作为热源, 将陶瓷、合金、金属等材料, 加热到熔融或半熔融状态, 高速喷射到预处理过工件表面，形成牢固表层。等离子喷涂属于热喷涂的一种。通过这种方式，可以在工具和各种设备部件上沉积不渗透的粘附层。当用于喷枪时，我们的电极必须能够承受超过12,000℃的瞬时等离子体温度。

等离子喷涂电极和喷嘴

我司专业生产等离子喷涂电极和喷嘴（或称等离子喷阴极和阳极，钨铜阴极，钨铜阳极）。

等离子喷涂电极结构：

• 等离子喷涂电极分为两端：一端采用钨合金，另一端采用铜合金。然后通过背铸的方式使两者连接在一起。
• 背铸(NDB)是一种整体"无缝焊接"连接方式，可以使得连接面无缝焊接，不同于以往的钎焊，钎焊的会有一定比率的缝隙，这种缝隙会导致受热不均，影响热传导，进而影响产品的最终寿命。而背铸出来的产品散热速度快且均匀, 喷涂质量稳定，而且使用寿命更长。

等离子喷涂电极优势：

1. 我司从事生产纯钨和钨合金材料多年, 对材料的结构和性能有深入的了解。对于等离子喷涂电极所用的钨极，我们对材料的结构做了更多改善和处理，以满足等离子喷涂的材质要求。通过对钨电极进行致密化处理，形成更加细微，均匀的晶粒结构。通过改造后的钨合金，硬度和密度相对较高，起弧快，并且具备优异的抗电弧烧损性能，寿命长。
2. 等离子喷涂电极和喷嘴采用独特的背铸(NBD)技术，实现钨和铜之间无缝结合。背铸(NBD)结合强度可以高达127MPa, 而传统的结合强度不足100MPa。对比传统钎焊，通过背铸方式制作的结合件，钨与铜之间结合强度更高，接触面积更大、电阻更均匀、散热能力更强. 使得喷嘴和电极具有更高的稳定性和更长的使用寿命。
3. 我们生产不同材质的钨电极(良好的起弧性能和耐烧蚀性)，针对客户使用情况，我们提供更适配的材质供客户选择。
4. 基于对等离子喷枪的研究和分析，我司生产的 电极和喷嘴 可以完美的适配原厂的喷枪，在替换使用过程, 喷涂参数无需额外调整。我们拥有完善的产品系列，生产的等离子喷涂电极和喷嘴可以广泛适用于Metco、GTV、FST、AMT AG, Praxair等公司的F4、9M、SG-100等喷枪。
5. 生产过 多种类型的阴阳极，经验丰富。我们可以根据客户样品或者图纸进行加工生产，也可以为客户提供钨铜无缝结合的产品。钨铜阴极, 耐电弧钨铜阴极, 铜镶钨喷嘴, 铜钨阳极喷嘴铜镶钨阴极, 铜镶钨阴极,钨铜电极, 钨铜电极离子源, 钨铜阳极