摘要：现代工程领域发展过程中，逐渐对异种金属进行了应用，有效将两种不同金属焊接到一起后，可挖掘出金属更加良好的性能。不仅有利于二次开发，而且还可大大节约金属材料的使用，为工程项目的建设奠定良好基础。基于此，本文通过对异种金属焊接的简单介绍，进而分析了异种金属焊接时常见的问题。之后以此为基础，详细介绍了压焊、搅拌摩擦焊、钎焊三种焊接工艺。并制定出提升焊接质量的保障措施，为更好地对异种金属进行焊接提供支持。

　　关键词：异种金属；焊接问题；焊接工艺；压焊；搅拌摩擦焊；钎焊

　　异种金属焊接是现代工程项目建设中的重要工作之一，有效开展该项工作，可提升异种金属焊接效果，使异种金属在工程项目建设中发挥出最大的作用，有利于整个工程项目的建设。然而通过大量实践表明，一些项目异种金属焊接时，受到材料、焊接技术、人员等因素的影响，经常出现异种金属焊接问题，影响焊接质量，危害项目建设，不仅造成较高的经济损失，而且还会对人员的生命健康造成巨大危害。所以，为了保证异种金属焊接质量，焊接人员必须重视异种金属常见的焊接问题，采取科学、合理的焊接工艺。

　　1异种金属焊接概述

　　1.1异种金属连接方式

　　所谓的异种金属，指的是两种不同类型的金属材料，如钛/钢、铝/钢等，由于不同材料具有不同的特性，有效将其焊接到一起后，可显著提升材料性能，有利于工程项目更好地建设。在我国，很早之前就对异种金属产生较高的重视程度，并广泛应用到各个领域，为各个领域发展提供支持。铝合金、钢是最为常见的异种金属，其中，对于钢来说，具有强度高、塑性及韧性好、耐冲击、性能可靠、易于加工成板材、型材和线材等特性，在工程领域非常常见，而对于铝合金来说，具有重量轻、可塑性强、导电性良好等特性，也广泛应用在工程领域。铝合金与钢连接时，通常存在两种方式，一种为粘贴法，即通过粘结性良好的材料，将两种不同类型的金属粘贴到一起，以使两种金属成为一个整体。应用该方法时，因粘贴强度并不是很高，不符合焊接需求，因而该方法应用范围逐渐减小。二是机械法，即通过相应的机械设备，将两种金属连接到一起，该方法连接效果较好，连接后的金属材料具有较高的强度。但该方法与存在一定缺陷，即难以控制连接区域的气密性，且会留下明显的痕迹，导致材料整体并不美观。

　　1.2异种金属焊接特征

　　通过对异种金属连接方式介绍可以发现，机械连接效果更好，而常见的机械连接为焊接，对异种金属焊接时，主要存在下述三个特征：①熔点特征。对于不同金属材料来说，熔点必然存在明显差异，以铝合金与钢为例，前者熔点较低一些，为660℃，而后者的熔点较高一些，为1500℃。对两种金属焊接时可一观察到，铝合金已经完全融化后，钢材料还没有出现任何变化，受到这一现象的影响，很容易导致两种金属焊接时出现各种质量问题。②密度特征。在不同金属当中，不仅熔点存在差异，密度也略有不同，钢的密度为7.85g/cm3，铝合金的密度在2.5g/cm3~2.88g/cm3，远远低于钢的密度。虽然两种金属融化后，密度会出现一定变化，但依然是钢＞铝合金。当两者均完全融化后，由于钢密度更高，通常下沉到底部，而铝合金则处于上部，存在明显的分层现象，受到这一现象的影响，可能导致焊接效果未能达到预期目标。③导热率特征。除密度与温度不同之外，不同金属材料的导热率也存在差异。其中，钢的导热率在41.9W/mK~58.6W/mK范围内，铝合金的导热率在121W/mK~151W/mK范围内，后者更好一些。由于导热率存在差异，也会对进入焊接效果造成一定干扰，很容易出现焊接裂缝。

　　2异种金属焊接常见问题

　　2.1杂质问题

　　异种金属焊接时，经常会出现一些焊接问题，导致焊接质量较低，其中，杂质问题最为常见，即在金属焊接时，受到温度、材料特性等因素的影响，导致某个金属端形成氧化膜，将金属包裹起来。在氧化膜的作用下，将两种材料分割成两部分，不利于两种材料的融合，降低焊接处的融合速度。此外，在金属熔池的表面，也会出现一定的氧化反应，且温度越高，反应越强烈，受到氧化反应的影响，也会在一定程度上抑制金属的融合。且当两种材料完全融合与凝固后，可在材料中观察到明显的杂质，降低了材料的性能，不利于异种金属的应用。

　　2.2裂缝问题

　　焊接接头区域范围内，经常出现较大的裂缝，导致焊接强度不足，使异种金属使用时容易出现断裂。根据裂缝形成原理的不同，可将裂缝问题划分成两种类型，一种为冷裂缝，指的是在焊接时，金属材料受到较大的外界应力，在该应力的作用下，导致焊接处出现裂缝。另一种为热裂缝，指的是由于材料自身存在问题而引发的裂缝，异种金属一种材料为纯奥氏体金属时，出现裂缝的几率更好一些。所以，异种金属焊接时，应对裂缝问题予以高度重视，根据裂缝产生原理，采取不同的方式解决裂缝问题，以降低裂缝发生率，提升异种金属焊接质量。

　　2.3碳转移问题

　　异种金属焊接时，经常会出现碳转移的问题，导致焊接处的一侧形成脱碳层，而另一侧则形成增碳层，严重破坏了异种金属的理化性能，降低焊接质量，不符合实际应用要求。导致这一问题的原因有很多，主要包括下述几个方面：①多组元体系的扩散，将两种金属高温熔化后，会在焊接区域产生一定的化学式梯度。在该因素的作用下，使得碳活度产生了一定变化，进而出现碳转移的问题。以ZG0CrNi5与ZG20SiMn钢为例，对两种材料进行焊接时，Ni、Cr、Mo元素含量对于碳转移的发生具有较大的影响。②时间与温度。焊接温度与时间达到相应条件后，焊缝与母材间的Cr元素含量会出现较大差异，在这一差异的作用下，使得焊接区域发生碳转移的问题。其中，Cr含量差异越大，碳转移问题越显著。

　　2.4接头位置差异问题

　　对于不同金属材料来说，在性能、参数、化学结构等方面，均存在明显的差异，受到这一因素的影响，导致异种金属焊接时出现接头位置差异的问题。开展焊接工作前，若焊接人员没有对材料各方面参数进行分析，缺乏对材料的准确了解，则会影响焊接方案的设计。未能针对金属材料具体情况，设计出最佳的焊接方案，导致接头难以对齐，影响焊接质量，降低焊接处的美观性。

　　3铝和钢焊接工艺

　　现代工程领域存在多种不同的焊接工艺，每种焊接工艺具有不同的特点，操作原理略有差异，需要针对具体情况选择最佳的焊接工艺。其中，较为常见的有下述三种工艺。

　　3.1压焊工艺

　　现代工程项目建设时，通常需要使用大量铝钢复合板，对这一异种金属材料制作时，通常选择滚韩与爆炸焊相结合的方式。由大量实践表明，以纯铝与纯钢作为主要材料，将两者焊接后，可在材料表面出现一层化合物，其密度很高，且硬度较大，影响两种材料的融合。针对这一情况，应在焊接过程中，采取相应的方式扩大，两材料间的接触面积，而应用轮压法后，即可达到这一目的。该方法的原理为提升金属件的热量传输效率。铝合金与钢焊接时，会出现脆性物质层。其中，主要成分为FeAI。若化合物层较薄，在101ma以下，对其进行处理时，很容易出现断裂的问题。两种材料焊接时，可显著提升各材料内的热传导速率，且在轮压焊接时，还会赋予金属材料更强的延展度。镀锌钢与纯铝焊接时，通常选择激光压力焊接的放射式，设定不同的压力参数，所得到的焊接结果略有差异，若压力在1.96kN以上，且激光功率在1400W以下，则会使接头处产生很高的强度。异种金属焊接过程中，还要分析在高温环境内，是否会出现高硬度化合物。此外，由于不同材料的物理性能存在差异，而焊接时会产生较高的温度，导致焊接处发生较大的病变，进而形成高强度化合物。

　　3.2搅拌摩擦焊工艺

　　若异种金属材料为铝合金与不锈钢，通常利用搅拌摩擦焊接工艺。应用该工艺时，若转速较低，会导致焊接区域文图提升速度较慢，使得焊接接头在短时间内烧坏，影响焊接工作的继续开展。反之，若转速较高，会在焊接区域产生较高的温度，在高温的作用下，使得镁剧烈燃烧，也会在一定程度上影响金属焊接效果。所以，在搅拌摩擦焊接时，应选择合理的转速，一般设置成250rpm，在该转速状态下，会使焊接区域形成很大的抗拉强度，且接头外形良好，提升异种金属整体的美观性。相对于其他几种焊接方式来说，该焊接方式存在诸多优势，具体包括：焊接时，产生的能量较小，焊接使用补偿，温度相对较低。不仅有利于能源的节约，而且还会降低形变问题发生率，大大提升焊接质量。正是由于该工艺具有这些优势，使其被广泛应用到异种金属焊接工作当中。但需要注意的是，该工艺也存在一定缺陷，如焊接速度较慢，效率并不是很高，在一定程度上影响焊接效果。所以，还应加强对该工艺的研究力度，使得该焊接工艺更加完善，为异种金属的焊接提供支持。

　　3.3钎焊工艺

　　除上述两种焊接方式外，还可以通过钎焊工艺对铝合金与钢进行焊接。应用该工艺时，通常利用Ni/Cu作为钎料。通过实验可以发现，利用该钎料进行焊接工作时，不论是在母材端，还是在焊接区域内，均未形成化合物，表明异种金属焊接效果良好，使得焊接区域的抗剪强度较高，符合相关规定标准的要求。通常情况下，钢材由于熔点更高，因而处于固体状态，而铝合金熔点较低，很容易被融化，因而处于液体状态，符合钎焊与熔焊两个方面的特点。对热侵蚀镀锌钢板与AA6082铝焊接时，选择AlSi当做填充焊丝，一般情况下，主要有三种焊接技术，分别为：冷金属过渡焊接技术，简称为CMT焊接，指的是在较低热输入量状态下完成的焊接操作。激光填丝焊接技术，指的是在填丝焊接的基础上，增加了激光技术而形成的全新方法。激光－CMT焊接技术，指的是将传统CMT技术激光技术融合到一起而形成的全新焊接工艺。对于三种焊接方法来说，第一种效果最差，第三种次之，第一种方法的效果最好。这是因为应用激光后，可瞬间产生很高的温度，在高温的处理下，使填丝快速融化，以此提升接头填充效果。应用该焊接方法的过程中，将电流设定成160A，功率从设定成2700W时，可得到最佳的焊接结果。

　　除此之外，还可以通过电弧焊的方式对异种金属进行焊接，该焊接方式也属于钎焊工艺。该焊接方法当中，安装了相应的电源，将电源启动后，使得电路中产生热量。并对金属材料进行加热处理，一段时间后，铝合金端逐渐融化，呈现出熔焊特点，而温度并未达到1500℃，因而钢材未出现变化，依然处于固体状态，呈现出钎焊特点。对于该焊接方法来说，也存在诸多优势，如能源消耗低，焊接效率较高，操作较为灵活等，有利于异种金属的焊接。与此同时，在高温条件下，焊接接头停留时间不长，使得母材端无法出现较大的颗粒，只会形成很窄的热影响区，因而更加美观，并具有更加优秀的力学性能。

　　4异种金属焊接质量的保障措施

　　4.1做好前期准备工作

　　为了提升异种金属焊接质量，必须要做好前期准备工作，具体来说，主要包括下述几个方面：①人员准备。根据异种金属焊接要求，选择合理的焊接人员。并通过网络、现场培训等方式，向焊接人员传授各种焊接技术相关知识，提升他们异种金属焊接能力，为焊接工作的开展提供支持。②设备准备。根据焊接工作要求，选择合理的焊接设备，并对焊接设备进行检查，若发现焊接设备存在故障隐患，应及时采取有效的方式予以处理，保证焊接设备的良好性。③制度准备。想要使焊接工作顺利进行，应制定出完善的焊接管理制度，通过制度对焊接人员进行约束与规范，防止由于人员因素而引发的焊接问题，同时还会对焊接工作提供指导，降低突发事件的发生率。

　　4.2加强焊接材料的分析

　　异种金属焊接时，由于两种材料各不相同，若对材料特性并不了解，则很容易引发各种焊接问题，降低焊接质量。所以，想要提升异种金属焊接质量，必须要加强对焊接材料的分析，准确了解各种材料的理化性能。并以此为基础，分析出两种材料焊接时可能发生的问题，并制定出相应的控制措施，应防止发生各种焊接问题。如：通过分析发现，焊接后，无法形成明显的接头，则应更换成韧塑性更高的同类金属。

　　4.3选择合理的焊接方式

　　由上述介绍可以发现，异种金属焊接方法有很多，每种方法的操作原理略有差异，且存在不同的特点，可应用到不同异种金属焊接工作当中。所以，在焊接之前，应针对具体情况，从美观性、工艺性等角度出发，选择最佳的焊接方式。如对铝合金与钢材料焊接时，由于两者硬度存在很大差异。因而在焊接前，应判断在高温状态下，两材料间是否会形成高硬度的化合物。同时对于两材料来说，物理性能也完全不同，在焊接时，很容易发生明显的变形问题，并出现化合物，影响焊接质量，降低焊接后材料的性能。为了防止出现这一情况，最好采用轮压焊接法，应用这一方法，不仅可以增强两材料间的接触强度，同时还有利于材料间的热传导，赋予材料更前的延展性。在特殊情况下，还可采用激光压焊工艺，以保证异种金属焊接效果。

　　4.4设定最佳的焊接参数

　　焊接操作时，需要对各项参数进行设定，保证这些参数的合理性，也可提升焊接质量，为异种金属的应用奠定良好基础。在焊接参数方面，主要包括焊接电流、电压、速度、直接等，任何一个参数出现变化，均会产生不同的焊接效果。且在各参数指标间也存在紧密联系，某个参数发生变化，还会导致其他参数发生改变，从而影响焊接效果。例如：当焊接电流提升后，会使焊接区域产生更高的热量，提升了材料内热传输效果，提升金属热影响范围，进而形成更大的接头，降低焊接区域的美观性。所以，在实际焊接之前，相关人员应针对工程需求，结合相关制度的规定，对各项焊接参数予以设计，并通过实验的方式，对焊接参数予以检测，及时发现不合理的参数，并作出适当调整，重新利用实验检测，直到得出最佳的参数值为止。

　　4.5注重焊接的养护

　　整个焊接周期内，还要注重异种金属的养护。其中，在焊接前，应对两种金属与相关装置进行预热处理，使金属与装置内部具有一定初始温度，防止焊接时，由于温度快速提升，导致焊接区域出现较大的裂纹，降低焊接质量。预热时，还应分析金属的导热性，并以此为基础，推导出金属的各项参数，确定焊接后异种金属的具体要求等。异种金属焊接结束后，应调节材料温度使两金属焊接得更加紧密，具备更强的抗剪力性能，防止在高应力作用下，焊接区域出现裂缝问题。同时，在金属存储范围内，也要对温度进行控制，防止出现温度大幅度提高与下降的问题，也会为焊接质量提供保障。

　　5异种金属焊接案例

　　本次研究当中，选择ICr18Ni9与16MnR材料作为研究对象，对异种金属焊接工艺进行了研究。由上述介绍可知，在焊接之前，首先要了解两种材料的特性与组成，通过相关材料浏览后，了解两种材料的组成，在焊接时，16MnR钢存在较高的淬硬性，焊接表现优秀，因而很少出现裂缝等问题。而对于ICr18Ni9来说，由于其中存在一定含量的S、P元素，使得其在焊接时可能出现热裂纹，因而需要对焊接过程予以研究，以控制裂缝的大小。针对上述分析结果，可选取型号为A312的焊条，并对两种金属表面进行适当处理，使金属表面保持洁净后，按照规定流程完成焊接工作。

　　6总结

　　综上所述，现代工程项目对异种金属进行应用时，需要针对两种材料特性的不同。选择最佳的焊接工艺，设定合理的焊接参数，才会保证焊接工作顺利进行，提升异种金属焊接质量，为工程项目的建设提供帮助。