基于钛质铆钉的低碳钢/钛电阻单元焊接接头的组织与性能

以钛质铆钉作为单元件对2 mm厚的钛和Q235低碳钢板进行电阻单元焊。利用扫描电镜观察接头中各区域的微观组织结构,分析了焊接参数对接头抗剪载荷和十字抗拉载荷的影响。结果表明:低碳钢/钛电阻单元焊接接头的抗剪载荷与十字抗拉载荷随焊接电流、焊接时间的增加而呈现先增大后减小的趋势。当铆钉腿径为8 mm、焊接时间为300 ms、焊接电流为12 kA时,接头的抗剪载荷与十字抗拉载荷分别为11.26和7.39 kN。采用电阻单元焊焊接低碳钢/钛时,铆钉的腿径在4~8 mm范围内,所用铆钉的腿径越大,适焊窗口越宽。

基于非对称电极的镁/钛电阻点焊接头的组织与性能

采用非对称电极对2 mm厚的AZ31B镁合金和TA2钛板进行了电阻点焊,研究了焊接电流和焊接时间对接头熔核直径和抗剪载荷的影响,分析了接头焊接区的微观组织。结果表明:随焊接电流的增大和焊接时间的延长,AZ31B/Ti接头的熔核直径增大,抗剪载荷呈先增大后稍微减小的变化趋势;当焊接时间为180 ms、焊接电流为16 kA和电极压力为3 kN时,接头的抗剪载荷最大,约为5.9 kN;在镁合金侧熔核内的靠近界面处形成了富Al的层状物,其内部形成了较多的结晶裂纹。基于非对称电极电阻点焊的AZ31B/Ti接头的形成过程是熔钎焊过程,熔核内靠近界面处的富Al层是制约接头性能的主要因素。

基于镁质铆钉的铝合金/镁合金电阻单元焊接接头的组织与性能

受形成于接合界面的金属间化合物的影响,铝合金与镁合金的电阻点焊接头性能难以达到工程应用的要求。为了提高接头的性能、拓宽铝合金/镁合金点焊的应用,分别以腿径为4、6、8与10 mm的镁质铆钉为单元件对AZ31B镁合金与A6061铝合金进行电阻单元焊,并利用扫描电镜观察了接头界面区域的组织,研究了焊接电流和焊接时间对接头抗剪载荷的影响。结果表明:接头中的铆钉帽/上板铝合金、铆钉腿/上板铝合金、上板铝合金/下板镁合金界面处形成了反应物层,主要由Al_(12)Mg_(17)构成,其厚度因位置不同而有所不同。随焊接电流、焊接时间的增大,A6061/AZ61B-REW接头熔核直径增大,抗剪载荷呈先增大后降低的变化趋势;当采用10 mm腿径的铆钉,在焊接电流为25 kA、焊接时间为160 ms以及4.8 kN的电极压力进行焊接时,焊接接头的抗剪载荷最大,约为5.19 kN。

铆钉硬度对铝合金/钢自冲铆接头特征参量与性能的影响

采用不同硬度的铆钉(H1-42 HRC,H2-36 HRC和H3-33 HRC)及不同的铆接力对A5052铝合金与Q235低碳钢进行了自冲铆连接,测量了接头横断面上的各特征参量,并分析了其与铆钉硬度和铆接力的关系。研究了铆钉硬度和铆接力对接头抗剪载荷与十字抗拉载荷的影响。结果表明:随铆接力的增大,H1接头抗剪载荷逐渐增大,H2与H3接头抗剪载荷呈先增大后降低的变化趋势。当铆接力为24 kN时,H2和H3接头的抗剪载荷达到最大值,分别为6.29和5.75 kN。以接头的抗剪载荷与十字抗拉载荷为评价指标,铝合金与低碳钢自冲铆连接时采用H2铆钉(36 HRC)较合适。

以铝质铆钉为单元件的铝合金/钢的电阻单元焊

以腿径为6 mm的铝质铆钉为单元件对铝合金A6061与低碳钢Q235进行电阻单元焊,并利用扫描电镜对接头界面区域进行了组织观察,研究了焊接电流、焊接时间对接头抗剪载荷和十字抗拉载荷的影响。结果表明:焊接电流大于18 kA时,靠近熔核的铆钉腿与上板钢的界面、上板钢与下板铝合金间界面生成了金属间化合物层。随着焊接电流增大、焊接时间的增加,接头的抗剪载荷和十字抗拉载荷均呈先增大后下降的变化趋势;当焊接电流为26 kA、焊接时间为300 ms、电极压力为3.1 kN时,接头的抗剪载荷达到最大,其值约为5.86 kN。

Al含量对挤压态Mg-2.0Zn-0.4Mn合金组织及耐腐蚀性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、拉伸实验和电化学工作站等研究了不同Al含量对挤压态Mg-2.0Zn-0.4Mn-xAl(0≤x≤6.0 mass%)合金组织、力学性能及耐腐蚀性能的影响。结果表明:随Al含量的增加,合金的晶粒尺寸逐渐减小,第二相数量逐渐增多,合金的力学性能先增大后减小;当Al含量为4.0 mass%时,合金具有较好的力学性能,其抗拉强度、屈服强度及伸长率分别为253.7 MPa、231.6 MPa及19.7%。合金的耐腐蚀性能随Al含量的增加先增强后减弱,当Al量为4.0 mass%时,合金具有较好的耐腐蚀性能,其质量损失腐蚀速率和析氢腐蚀速率分别为0.931 mm/a和0.909 mm/a。

Al_(2)O_(3)颗粒直径对1 vol%的Al_(2)O_(3)/Cu基复合材料组织和性能的影响

采用粉末冶金法+热压工艺制备了不同Al_(2)O_(3)颗粒直径的1 vol%Al_(2)O_(3)/Cu基复合材料,使用光学显微镜和扫描电镜(SEM)观察了复合材料的显微组织,利用电子拉伸试验机测试了复合材料的力学性能。基于弹/塑性理论推导出了复合材料中颗粒周边的弹性区宽度的表达式。结果表明:Al_(2)O_(3)颗粒直径对Al_(2)O_(3)/Cu基复合材料强度及基体晶粒尺寸有着较大的影响;Al_(2)O_(3)颗粒直径越大,Al_(2)O_(3)/Cu基复合材料的抗拉强度、屈服强度越小;当Al_(2)O_(3)颗粒直径为5μm时,Al_(2)O_(3)/Cu基复合材料的抗拉强度和屈服强度分别为207和90 MPa,是铜试样的95.8%和95.7%。

钛/低碳钢的自冲铆-电阻点焊复合连接工艺研究

以钛为上板、低碳钢为下板,分别采用自冲铆、自冲铆-电阻点焊复合工艺对其进行连接,对比分析了两类接头的主要几何特征参量和抗剪性能。结果表明:自冲铆+电阻点焊复合连接接头的残余底厚和钉脚张开度比自冲铆接头的大,尤其在采用较大电流的焊接情况下。与钛/低碳钢自冲铆接头相比,焊接电流为6~10 kA获得的自冲铆+电阻点焊复合连接接头的抗剪载荷较大,最大值达到6.71 kN,提高了约56%。

铝合金与不锈钢热补偿电阻点焊接头性能研究

采用热补偿工艺垫片电阻点焊法对铝合金A5052与不锈钢SUS304异种材料进行了焊接。探讨了焊接参数对接头的抗剪与抗拉性能的影响,并通过电子显微镜对接合界面区进行了观察,分析了界面反应物形貌及厚度分布等微观特性。研究结果显示:一锯齿状反应层在接合界面生成,其厚度随焊接电流以及界面上位置的变化而变化,界面反应层对接头抗剪强度无影响,但能减弱接头抗拉强度。

中碳钢/不锈钢磁场摩擦中磨屑的行为和作用

以45钢销/302不锈钢盘摩擦副为研究对象,采用自制的销、盘摩擦磨损试验机,研究了直流磁场作用下磨屑在摩擦过程中的行为及其对摩擦磨损性能的作用.为此分析了有、无磁场作用下磨屑在磨损面上的分布特点,利用扫描电镜观察了磨屑及45钢销磨损面的形貌,采用三维形貌仪表征了磨损面特征区域的相对高度.与无磁场时的摩擦磨损情况相比,磁场作用下45钢销的磨损量有所增大,而摩擦系数稍有减小.摩擦过程中出现了302不锈钢盘向45钢销的材料转移并形成了不连续的转移层,该转移层相对高度较大,承担了主要的摩擦磨损并趋于平滑.磁场作用下45钢销磨损面吸附少量磨屑并使之细化和氧化,该吸附磨屑在一定程度上减小了摩擦副的摩擦系数,并阻碍试样之间的材料转移,从而增加了45钢销的磨损量.

基于铜镀层的低碳钢/铝合金电阻点焊接头性能

针对铝合金与钢二者难以直接焊接的问题,采用预先在低碳钢Q235钢板上镀铜,再与铝合金A6061进行电阻点焊的方法,并研究焊接参数对点焊接头的显微组织和力学性能的影响。结果表明:接头抗剪载荷和焊点直径随焊接电流和焊接时间的增加而增加,随电极压力的增大而减小;接头破坏形式出现了界面断裂和纽扣式破坏两种类型;熔核中铝合金的显微硬度相比原始态的铝合金有所升高。与未镀铜点焊接头相比,镀铜Q235与A6061接头界面生成的金属间化合物较薄,说明镀铜可以有效抑制铝合金/钢的界面反应。

汽车用镁合金薄板点焊新工艺及设备分析

镁合金以其优越的性能在汽车行业中备受关注,同时电阻点焊是在汽车制造领域得到广泛应用的一种焊接方法,分析讨论了镁合金薄板电阻点焊的工艺及设备。镁合金薄板的点焊有一般点焊和附件工艺垫片新型点焊两类方法。一般点焊方法焊接镁合金所需电流大约是点焊低碳钢焊接电流的2倍,焊接时间较短,需约10周波的预压时间;而附加工艺垫片点焊镁合金时,焊接电流和低碳钢点焊电流基本相当,电极压力较小,增加电流下降时间可以有效减小接头的空洞分数。直流点焊工艺性能优于交流点焊,镁合金的点焊宜采用微机控制的逆变直流点焊设备。

铝合金与钢的异种材料点连接研究现状

综述铝合金与钢的异种材料点连接技术的研究现状。介绍电阻点焊、搅拌摩擦点焊、自冲铆连接的工艺方法。对于铝/钢的电阻点焊,利用工艺垫片法能够改善接头温度分布;采用过渡层法能调控界面反应。铝/钢的搅拌摩擦点焊接头强度能接近铝合金同种材料接头强度。对铝合金与钢进行自冲铆连接时,铝合金作为下板时连接窗口比作为上板时较宽。

逆变弧焊电源高频变压器的设计

结合逆变弧焊电源的工作特点,详细介绍了其高频变压器的设计方法。

激光滚压焊技术在异种金属连接中的应用

近来铝合金/钢、铝合金/钛合金等异种金属的连接在汽车等行业越来越受到重视。但是采用熔化焊来连接异种金属非常困难,同时扩散焊的效果也不很理想,主要是因为焊接过程中在界面处会产生较多的脆性金属间化合物。因此,急需一种高可靠性、高效率的新工艺对此类异种材料进行高质量的连接。激光滚压焊正是针对这一需求而开发的新型连接工艺。详细介绍了该工艺方法的提出背景、工作原理、界面上金属间化合物的特点以及所得到焊接接头的主要性能。

磁场作用下45钢/45钢稳定摩擦的磨损机制

为研究不同强度磁场作用下45#钢自配副的磨损机制及磁场强度与磨损率的关系,在不同强度磁场作用下进行45钢自配副的销、盘干摩擦试验,分析销试样的磨损性能及其磨损面的形貌、化学成分。结果表明:随着磁场强度增加,销试样磨损率经历快速减小、缓慢减小和基本稳定3个连续变化阶段,使其由严重磨损转变为轻微磨损的临界磁场强度约为17. 4×10~3A/m;无磁场作用时,销试样磨损面存在犁沟,45钢/45钢的磨损类型为磨粒磨损;随着磁场强度的增加,销试样磨损面发生氧化并生成了Fe_2O_3,摩擦过程中氧化物剥落形成凹坑,45钢/45钢的磨损类型主要为氧化磨损;磁场增加使销试样磨损面更加光滑。可以得出:一定强度的磁场使45钢自配副摩擦过程由磨粒磨损转变为氧化磨损,而氧化磨损类型对应45钢自配副的轻微磨损。

变极性钨极氩弧焊电源主电路设计

设计的变极性钨极氩弧焊电源主电路采用输出功率较大的全桥式双逆变结构,选取绝缘栅极型晶体管IGBT为主控开关功率转换器件。对主电路组成部分涉及的元件进行了选取,并对二次逆变电路的工作过程进行了分析。对一次逆变部分的外特性进行了测试,并对实际焊接过程中的波形进行了测试分析。结果表明:该电源可获得电流频率、占空比、正负半波幅值均可独立调节的变极性波形,能够正常工作,该研究具有一定的实际应用价值。

钛与低碳钢的夹铜电阻点焊接头的特性

为改善接头性能,以100μm厚的铜箔为中间层对钛与低碳钢Q235进行电阻点焊。观察、分析了接头中各特征区域的微观结构,探讨了焊接电流、焊接时间和电极压力对接头熔核尺寸及抗剪载荷的影响。结果表明:以铜为中间层的钛与低碳钢点焊接头熔核内部与端部分别由Ti-Fe系和Cu-Ti系金属间化合物构成。接头的抗剪载荷随焊接电流、焊接时间及电极压力的增大而呈先增大后下降的变化趋势,接头最大抗剪载荷约为4.2 kN。接头的断裂方式主要呈界面撕裂破坏,熔核内部的Ti-Fe金属间化合物呈脆性断裂,端部的Cu-Ti化合物呈准韧性断裂。

纯钛/铝合金A6061电阻点焊接头性能

采用电阻点焊焊接纯钛与铝合金A6061,探讨焊接电流、焊接时间与电极压力对熔核尺寸和接头抗剪力的影响,观察分析接合界面微观组织特征。接头熔核直径随焊接电流增大而增大,而抗剪载荷随焊接电流的增加先上升后下降趋势变化;而接头随焊接时间的延长、电极压力的减小,熔核直径和抗剪载荷而增加。焊接时间为25 cyc时所得接头的抗剪载荷最大,约为7.6 kN。结果显示母材铝合金中Si能抑制界面金属间化合物的生成,改善接头性能。

激光滚压焊技术在异种金属连接中的应用

近来铝合金/钢、铝合金/钛合金等异种金属的连接在汽车等行业越来越受到重视。但是采用熔化焊来连接异种金属非常困难,同时扩散焊的效果也不很理想,主要是因为焊接过程中在界面处会产生较多的脆性金属间化合物。因此,急需一种高可靠性、高效率的新工艺对此类异种材料进行高质量的连接。激光滚压焊正是针对这一需求而开发的新型连接工艺。详细介绍了该工艺方法的提出背景、工作原理、界面上金属间化合物的特点以及所得到焊接接头的主要性能。