鋁合金與鍍鋅鋼激光熔釬焊接工藝

本文以ai-5si焊絲為填充材料，研究了采用gmaw焊實現(xiàn)q235鋼和5a02鋁合金熔一釬焊連接的可行性，分析了接頭區(qū)顯微組織和缺陷。結(jié)果表明，采用gmaw焊可以實現(xiàn)q235鋼和5a02鋁合金的良好連接，并在鋼與釬料連接界面處產(chǎn)生了5um左右的金屬間化合物層，鋼與釬料連接界面處顯微硬度可達192．6mpa。當選擇工藝參數(shù)不當時，在熔一釬焊接頭內(nèi)發(fā)現(xiàn)了氣孔、未釬透及熱裂紋等缺陷，未釬透和熱裂紋主要分布在焊接接頭根部，焊接接頭根部成為鋼鋁熔－釬焊連接的一個薄弱區(qū)。

為了對鋁合金和鍍鋅鋼板進行優(yōu)質(zhì)高效焊接,采用fronius冷金屬過渡焊接機對鍛鋁6061和spcc鍍鋅鋼板進行了熔釬焊實驗。焊接實驗結(jié)果表明可以采用專家系統(tǒng)提供的參數(shù)進行焊接獲得成型良好的接頭;組織分析表明接頭界面可以分為邊緣富鋅區(qū)、鋁熔化區(qū)和鋁鋼界面反應層三個反應區(qū)。能譜分析結(jié)果表明邊緣富鋅區(qū)主要組成元素是鋅和鋁,鋁鋼之間的反應層主要是fe2al5反應相;接頭上的缺陷主要有氣孔、冷隔和低熔共晶縮孔。力學性能測試結(jié)果表明:鋁、鋼熔釬焊接頭強度達到80mpa;fe2al5反應相平均硬度hv410,鍍鋅鋼母材的平均顯微硬度hv130,鋁熔化區(qū)的平均顯微硬度hv55。

研制了釬焊鋅鋁合金的cd-sn-zn釬料、zncl2-nh4cl-kf釬劑,研究了鋅鋁合金爐中釬焊及火焰釬焊的工藝參數(shù),并使用tem,sem和xr-ay對釬焊接頭進行了分析。結(jié)果表明,經(jīng)優(yōu)化的爐中釬焊工藝參數(shù)為:加熱溫度320℃、保溫時間15min、釬焊間隙0.14mm。釬焊接頭界面區(qū)出現(xiàn)了大量的硬質(zhì)點相,cd與mg2cu6al5之間存在(102)cd//(111)mg2cu6al5,(220)mg2cu6al5//(010)cd,(224)mg2cu6al5//(211)cd的相結(jié)構(gòu)關(guān)系,提高了接頭的結(jié)合強度;界面區(qū)包含了母材和釬料中的所有物相且有一定寬度,界面區(qū)的zn含量高且sn分布均勻,表明釬料與母材發(fā)生了劇烈的擴散。

采用金相顯微鏡、掃描電鏡、硬度計等測量方法,觀察分析了鋁鋰合金釬焊前后母材和釬焊接頭的顯微組織變化,通過分析測試釬焊接頭的顯微硬度和斷口微區(qū)的化學成分,研究分析了釬焊接頭強度的變化規(guī)律。結(jié)果表明,焊后母材中的強化相由質(zhì)點轉(zhuǎn)變?yōu)榘鍡l狀;氮氣保護條件下,釬焊接頭未見氣孔、夾雜、裂紋等缺陷,釬焊接頭存在一定的擴散區(qū),從而有效地提高了釬焊接頭的強度;無氮氣保護的條件下,釬焊接頭有大量的缺陷存在,這些缺陷的存在嚴重影響了釬焊接頭的強度。

5a02鋁鎂合金焊接時極易被氧化,焊接變形大,而且容易產(chǎn)生氣孔。在焊接過程中,采用ar氣作為保護氣體,選用牌號為er5356的焊絲,對厚為14mm的鋁鎂合金板進行焊接試驗,并采取相應的工藝措施,通過改善組織,以期獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭。

以co2激光為熱源,以alsi12焊絲為填充材料,對ti-6al-4v鈦合金和5056鋁合金異種材料激光熔釬焊進行研究,采用sem、eds、xrd和金相顯微鏡分析接頭的微觀結(jié)構(gòu)特征,通過拉伸實驗評定接頭的力學性能。研究結(jié)果表明:所得接頭具有熔焊和釬焊雙重性質(zhì),即鋁母材局部熔化,為熔化焊,而鈦母材與焊縫金屬之間存在金屬間化合物層釬焊界面;釬焊界面上部的金屬間化合物層組成復雜,可分為2層,即呈針狀或芽狀的ti-al-si系金屬間化合物層和以ti-al系金屬間化合物為主的連續(xù)層;釬焊界面下部的金屬間化合物層較薄;拉伸試樣斷裂傾向于發(fā)生在緊鄰釬焊界面的焊縫上,平均抗拉強度為298.5mpa。

采用冷金屬過渡方法(cmt)對鋁和鍍鋅鋼板異種材料進行了熔釬焊連接。使用掃描電鏡(sem)、能譜分析(edax)和拉伸試驗對焊接接頭界面區(qū)顯微組織及接頭性能進行研究。試驗結(jié)果表明,鋁和鍍鋅鋼能得到成形良好的搭接接頭。在cmt熔釬焊的方法下,形成了中間厚兩邊薄的界面區(qū),并且在熔化區(qū)一側(cè)邊緣形成了富鋅區(qū),界面區(qū)組織成分也由致密的feal3金屬間化合物層變?yōu)棣凉倘荏w和feal3化合物混合層,而富鋅區(qū)是由富鋁的α固溶體和殘留的鋁組成。在進行拉伸試驗時,斷裂發(fā)生在鋁母材的熱影響區(qū),接頭強度為72.09mpa。

鍍鋅鋼板脈沖電弧釬焊接頭界面組織及性能研究

采用脈沖鎢極氬弧釬焊使用cusi3釬料對鍍鋅鋼板進行了連接。主要研究脈沖頻率變化對接頭界面組織和力學性能的影響。結(jié)果表明,當電弧脈沖頻率由100hz增加到2000hz時,電弧釬焊熔池的攪拌和沖刷作用效果逐漸增強,促進了界面須狀金屬間化合物的破碎行為和熔池成分過冷區(qū)域的增加,使得釬料區(qū)域內(nèi)部fe5si3(cu)強化相數(shù)量不斷增多,彌散寬度變寬,由40μm增加到120μm,接頭顯微硬度最大值也相應增加,由175mpa增加到204mpa。

采用光纖激光對車用6016鋁合金與鍍鋅鋼無坡口對接接頭進行深熔填絲釬焊,對接頭焊縫的成形、微觀結(jié)構(gòu)和顯微組織,以及力學性能進行了分析。掃描電鏡(sem)分析表明,在鍍鋅鋼與釬焊縫界面存在一層薄金屬間化合物,不同位置中間層的厚度不盡相同,平均厚度約為4.12μm;能譜(eds)和x射線衍射(xrd)分析表明生成的金屬間化合物主要為τ5-al8fe2si,θ-al13fe4和ζ-al2fe。拉伸試驗中試樣斷裂于鋁合金母材的熱影響區(qū),抗拉強度可達162mpa,斷裂接頭發(fā)生明顯的"縮頸"現(xiàn)象;斷口分析表明,接頭的斷裂主要是韌窩斷裂。

眾所周知,汽車制造行業(yè)中許多材料無法承受焊接過程中持續(xù)不斷的熱量輸入,為了避免熔滴穿透,實現(xiàn)無飛濺熔滴過渡和良好的冶金連接,就必須降低熱輸入量。而cmt技術(shù)正是實現(xiàn)了這種可能。我們采用正交試驗的方法對鋁合金及鍍鋅鋼薄板搭接件進行了cmt(異種材料冷金屬過渡技術(shù))的焊接,并對其工藝參數(shù)、焊絲成分、焊接接頭的組織、性能等方面進行了進一步的探究。同時,我們還注意到在焊接過程中鋁合金由于導熱率高,高溫溶解的過程中會出現(xiàn)氣孔這樣的缺陷,對這樣的缺陷進行了詳細的分析,旨在切實提高技術(shù)質(zhì)量。

采用脈沖鎢極氬弧釬焊使用cusi3釬料對鍍鋅鋼板進行連接。主要研究脈沖頻率變化對接頭界面組織和力學性能的影響。實驗結(jié)果表明,當電弧脈沖頻率由100hz增加到2000hz時,電弧釬焊熔池的攪拌和沖刷作用效果逐漸增強,促進了界面須狀金屬間化合物的破碎行為和熔池成分過冷區(qū)域的增加,使得釬料區(qū)域內(nèi)部fe5si3(cu)強化相數(shù)量不斷增多,彌散寬度變寬,由40μm增加到120μm,接頭顯微硬度最大值也相應增加,由175mpa增加到204mpa。

采用鋁硅藥芯焊絲進行了鋁合金與不銹鋼異種金屬無鍍層tig熔釬焊試驗,運用om,sem,eds及xrd分析了接頭微觀組織,研究了界面層及焊縫中金屬間化合物種類,分析了藥芯釬劑的作用,并測試了接頭力學性能.結(jié)果表明,藥芯釬劑能夠促進鋁硅釬料在不銹鋼表面潤濕鋪展,獲得的潤濕角小于30°,釬劑揮發(fā)不完全,在接頭中產(chǎn)生許多氣孔;接頭中鋼側(cè)界面層由[al,fe,si]相和fe4al13構(gòu)成,焊縫由α-al基體、漢字狀α鐵相(fe2sial8)以及細長板條狀混合相(β鐵相fesial5及少量al-si共晶相)構(gòu)成;剪切試驗中接頭均斷裂在鋼側(cè)界面層,接頭抗剪強度僅為55mpa,斷裂面由[al,fe,si]相、feal以及少量的fesi,alcr相構(gòu)成.

選用cu箔、zn及bal88simg片狀釬料作為填充金屬,采用真空加熱方法進行高硅鋁合金的釬焊連接,并對接頭進行光學金相、顯微硬度、掃描電子顯微等測試、分析、研究。結(jié)果表明:3種釬料釬焊高硅鋁合金,通過凝固、結(jié)晶等過程形成冶金結(jié)合,生成共晶體和固溶體組織,形成可靠的連接接頭,外觀良好。

鋁合金和鍍鋅鋼異種金屬CMT焊接性分析

對6063鋁合金釬焊接頭金相試樣進行手工磨平、磨光和機械拋光,再以不同的侵蝕劑分別侵蝕不同的試樣表面,然后進行宏觀、微觀分析比較,結(jié)果發(fā)現(xiàn)經(jīng)0.5%氫氟酸溶液和混合酸水溶液侵蝕后的試樣,均能清晰地顯示釬焊接頭顯微組織,效果較好。值得一提的是試樣的磨平、磨光、拋光及侵蝕過程須一氣呵成。

以鍍鋅鋼板代替冷軋鋼板作為汽車車身制造材料可以提高轎車整體使用壽命,但鍍鋅鋼板可焊性差,加之薄板點焊接頭超聲檢測可靠性差,至今沒有良好的無損檢測解決方案。對此提出了將數(shù)字信號處理技術(shù)融入超聲檢測過程的研究方法。結(jié)果表明,該方法可有效提高鍍鋅薄鋼板點焊接頭超聲檢測的可靠性。

采用真空釬焊方法對3a21鋁合金進行了試驗,針對固態(tài)高純鎂在真空下加熱揮發(fā)的特性,試驗研究了爐膛中放置不同質(zhì)量的活性元素鎂對鋁合金真空釬焊接頭性能的影響。采用材料萬能試驗機和金相顯微鏡獲得并分析了接頭力學性能和顯微組織。結(jié)果表明,比較爐膛內(nèi)放置三種不同質(zhì)量鎂的釬縫抗剪強度,當單位體積鎂質(zhì)量達到235g/m3時其強度最高,達到78mpa;金相組織顯示,真空釬焊接頭中主要強化相為mg2si,單位體積鎂質(zhì)量達到235g/m3時釬縫區(qū)寬度最小,約0.06mm;通過獲取不同產(chǎn)品在325℃以上的停留時間,可定量掌握爐膛預置固態(tài)鎂質(zhì)量。

研究了釬焊溫度對釬焊接頭微觀組織的影響,并利用圖像軟件imageproplus確定了不同初始凝固溫度下α(al)相在釬焊接頭中的體積分數(shù)。結(jié)果表明:隨著初始凝固溫度增加,α(al)相所占的比例增大。通過成分分析(epma)和硬度測試,分析了硅擴散層的特征。壓痕法測試結(jié)果表明:不同初始凝固溫度下獲得的同種組織,其力學和物理等綜合性能不同,從而造成整個釬焊接頭力學性能的差異。

5a06鋁合金tig焊焊接接頭疲勞強度試驗研究 作者：粱培陽，王文先，張紅霞，李晉永，王一峰 作者單位：太原理工大學材料科學與工程學院，山西太原030024 相似文獻(1條) 1.期刊論文從保強.齊鉑金.周興國.羅軍.congbaoqiang.qibojin.zhouxingguo.luojun5a06鋁合金超快變換 復合脈沖方波vptig焊接-宇航材料工藝2009,39(2) 研究了一種適用于焊接鋁合金的超快速變換復合脈沖方波變極性電弧焊接工藝,以5a06鋁合金為焊接試驗對象,對不同工藝參數(shù)下復合脈沖方波變極 性tig焊接接頭的顯微組織和拉伸力學性能變化進行了試驗研究.結(jié)果表明,在5a06鋁合金焊接過程中引入高頻直流脈沖方波電流,恰當選擇其頻率和占空 比大小,可增加焊縫組織中金屬間化合物的析出數(shù)量,顯著改善和提高

鋁合金焊接接頭金相