表面预处理对钢铝异种金属焊接质量的影响

为研究铝合金表面预处理方法对钢铝异种金属焊接质量的影响,在焊接前采用4种不同预处理方法对待焊铝板进行处理,然后采用冷金属过渡熔钎焊方法对低碳镀锌钢板与6系铝合金进行焊接,对比了不同方法对焊缝成形、气孔率及强度的影响,并对焊缝显微组织进行了研究。结果表明:机械打磨得到的焊缝连续均匀,气孔率较低,接头强度最高,是最有效的表面预处理方法。

钢铝异种金属对接接头激光填丝熔钎焊工艺研究

采用光纤激光和铝硅焊丝对2.5 mm厚6013铝合金和镀锌低碳钢的异种金属对接接头进行了激光填丝熔钎焊,试验研究了激光功率、偏移量、送丝速度等焊接工艺参数以及坡口角度对焊缝成形的影响,表征了典型焊缝界面处的微观组织,评估了钢/铝熔钎焊对接接头的抗拉强度。试验结果表明:在适当焊接参数下可以获得成形良好、无气孔缺陷和裂纹,且具有一定抗拉强度的钢/铝对接接头。在钢板采用30°坡口时,接头最大抗拉强度为88 MPa,45°坡口时强度可以达到135 MPa。

我国钢铝异种金属焊接概述

钢铝异种金属的热物理性能和化学结晶性能相差较大,导致其焊接性极差。本文从焊接方法及其相应焊接参数和焊缝金属合金化两个方面综述了钢铝异种金属焊接研究现状,并对今后钢铝焊接性研究指出新的研究角度。

钢铝异种金属激光焊接接头力学性能的研究进展

钢铝异种金属激光焊接对实现汽车轻量化技术有重要的意义。分析了钢铝异种金属的焊接性及难点,降低钢铝界面金属间化合物的厚度是改善焊接接头力学性能的关键。综述了优化激光焊接工艺和添加合金元素两个方面提高焊接接头力学性能的研究进展。

钢铝异种金属连接在汽车整形技术上的应用研究

汽车消费成为当前经济领域中的活动,汽车产品已经在人民群众中获得全面的推广。其中,汽车整形是发生在汽车受到碰撞或者刮擦产生变形,所采取的一种专门修复技术,在当前的汽车维修领域中应用频率较高。然而,引进新技术提升汽车整形技术水平一直是重要技术项目,钢铝异种金属连接就属于较为先进的技术,但其应用仍然处于发展过程中。文章分析钢铝异种金属连接应用情况,并且结合汽车整形技术发展需求,提出了提升钢铝异种金属连接应用的具体措施,从而提升汽车整形技术水平。

钢铝异种金属回填式搅拌摩擦点焊的数值模拟研究

本文提出一种模拟异种金属双层板搭接回填式搅拌摩擦点焊下扎过程的方法。以2 mm厚度的AA6061-T6铝合金板和AISI4340普通钢板为研究对象,建立完全热力耦合模型以及库伦摩擦和常应力摩擦混合的热源模型,利用DEFORM软件模拟焊接过程中的温度场、搅拌头受力情况和材料变形情况。结果表明:搅拌针与下板材接触时的下扎距离大于上板材厚度,焊接区域结合面温度分布均匀,板材结合面在搅拌针施加力的方向发生搅拌针底边缘部凹中心凸的变形,凹陷变形方向与温度扩散方向一致,结合面的变形是造成钩状缺陷的主要原因。

不同热源作用下钢/铝异种金属对接接头的焊缝成形和性能分析

采用三种热源(激光-MIG复合、单MIG、单激光)实现2 mm厚的SUS304不锈钢板和6061铝合金板的对接连接,对比了不同热源下钢侧的湿润铺展情况、焊缝中心组织、钢/铝界面层化合物和接头的拉伸性能。结果表明,激光-MIG复合热源下焊缝的正背面铺展效果最好,而单激光热源下熔融金属很难铺展到钢侧。激光-MIG复合热源和单MIG热源下,焊缝中心组织为α-Al基体上分布着短棒状的Al-Si共晶体,钢/铝界面处有连续分布的锯齿状金属间化合物,界面层厚度分别约为3.6、3.3μm;单激光热源下焊缝中心组织为等轴晶上弥散分布着很多小块状的析出相,钢/铝界面层化合物呈针叶状并沿着铝焊缝生长,厚度约为5.7μm。复合热源下接头的抗拉强度最高,为226.5 MPa,达到铝合金母材的53.8%,断口有少量河流花样;单激光热源下的焊接接头的抗拉强度最低(67 MPa),断口大部分区域呈河流花样,属于典型的脆性断裂。

不同铆接速度下板材搭接顺序对钢/铝异种金属铆接接头性能的影响

采用自冲铆接实现了钢/铝异种金属的有效连接。通过改变铆接速度,对比研究了钢上铝下和铝上钢下两种搭接顺序下的接头的成形性能、断裂力和断裂方式。研究结果显示,随着铆接速度的增大,接头头高和底切量不断减小,互锁值不断增大。钢上铝下搭接顺序下的接头的成形情况较为稳定,缺陷较少。钢上铝下搭接顺序下的拉剪接头的断裂力明显高于铝上钢下搭接顺序下的拉剪接头的,而铝上钢下搭接顺序下的十字拉伸接头的断裂力明显高于钢上铝下搭接顺序下的十字拉伸接头的。铆钉变形时受力方向的不同导致拉剪接头的断裂力明显高于十字拉伸接头的。铆接速度为250~325 mm/s时,可以实现两种搭接顺序下的接头成形性能和断裂力的良好匹配。

焊接工艺参数对铝钢异种金属焊接接头性能和显微组织影响研究

为确定铝钢异种金属在铆扣电极下电阻点焊的适宜工艺参数,设计了正交实验,研究焊接时间、焊接电流和电极压力对焊接接头的影响。研究结果表明,在同等条件下最佳焊接工艺参数为焊接电流16 kA、电极压力2.6 kN、焊接时间140 ms,焊接电流、电极压力和焊接时间均对点焊接头抗拉强度有显著性影响,且影响显著性上,焊接电流大于电极压力大于焊接时间;多因子交互作用的方差分析显示,电极压力与焊接时间的交互作用、焊接时间与焊接电流的交互作用,对点焊接头抗拉强度无显著性影响,而电极压力与焊接电流的交互作用对点焊接头抗拉强度有显著性影响。

钢/铝异种金属双熔池TIG熔钎焊接头的显微组织与力学性能

采用电弧加热镀锌钢板,通过热传导使铝合金熔化,形成两个互不接触的熔池,实现钢/铝异种金属搭接熔钎焊;利用扫描电镜(SEM)与能谱(EDS)对连接界面的微观组织进行观察与分析。结果表明:在连接界面形成两种金属间化合物,一种为接近铝合金母材呈针状或絮状的FeAl3,另一种为接近钢呈舌状或条状的Fe2Al5;反应层FeAl3的厚度在连接界面上的分布大致均匀;而反应层Fe2Al5的厚度从焊缝中心向两侧逐渐变薄;随着焊接线能量的升高,接头的承载能力呈先增大而后减小的趋势,最高承载能力可达177.2 N/mm,为铝合金母材强度的84%。

钢/铝异种金属光纤激光焊接数值模拟

为了研究钢/铝异种金属激光深熔焊接的温度分布情况,采用有限元ANSYS软件建立了钢/铝异种金属激光对接焊的数学模型,对焊接温度场进行了模拟。通过计算模拟得到了不同时刻的温度场分布云图、试件表面节点的热循环曲线以及焊接速率对温度场变化的影响,并与实际焊接试验结果进行了对比。结果表明,焊接温度场呈非对称分布,钢一侧的温度梯度大于铝合金一侧的温度梯度;随着焊接速率的增大,热源中心的最高温度会逐渐降低,焊接熔池的熔宽也会随之逐渐变小。模拟的焊缝形状与实际焊接实验得到的焊缝截面的熔合线基本一致,熔池熔宽的模拟结果与实验结果误差在5%以内,验证了模拟结果的准确性。

铝钢异种金属搅拌摩擦焊搭接接头组织与性能研究

通过对5052铝合金和Q235钢板搅拌摩擦搭接焊进行试验研究,获得质量良好的接头,通过剪切试验、断口形貌扫描电子显微镜和能谱分析对搭接接头组织和性能进行测试研究。结果表明:采用搅拌摩擦焊可以获得焊缝成形良好、无孔洞和裂纹等缺陷的搭接接头,强度可达到225 MPa,基本接近铝合金侧母材的强度,焊缝接头获得良好的机械连接和冶金连接。针对铝钢搭接的接头形式构建了组织模型,将接头分为搅拌扩散区、机械结合区和冶金结合区,揭示了铝钢搅拌摩擦搭接焊的连接机理。

钢/铝异种金属光纤激光熔钎焊数值模拟

采用ANSYS有限元软件,建立了钢/铝异种金属光纤激光熔钎焊有限元模型,并采用熔池边界准则验证了其准确性,在此基础上计算了工件的应力与变形.结果表明,工件上的纵向峰值拉应力出现在焊缝底部热源后方的钢母材一侧,随着焊接过程的持续进行,其数值不断增大,焊接结束瞬间(13 s)达到最大值203 MPa;工件上的应力场呈不对称分布,热源附近区域存在较大应力梯度;工件最大变形量为0.882 mm.

钢-铝异种金属激光自熔搭接焊的数值模拟研究

利用SYSWELD有限元软件对钢-铝异种金属的激光自熔搭接焊进行了数值模拟,包括钢上铝下和铝上钢下两种搭接接头,比较了两种接头的温度场、特征点的热循环曲线、沿焊缝纵向和横向的焊接残余应力及残余变形分布。结果表明,激光焊起始时的温度瞬间超过材料的熔点;钢上铝下搭接接头的最高温度高于铝上钢下搭接接头的。温度模拟结果与测温试验结果吻合较好。铝板焊缝中心线上的残余应力以拉应力为主,钢板焊缝中心线上的残余应力以压应力为主。沿垂直于焊缝方向上,铝板在焊缝及附近区域的残余应力以拉应力为主,在远离焊缝的区域以压应力为主,而钢板在焊缝中心区域的残余应力为压应力,在焊缝两侧熔合区的拉应力达到最大值。这两种搭接接头中,铝板的焊接残余变形均大于钢板。在实际的钢铝焊接生产中,可以适当加大对铝及其合金的夹紧力。

Al-Cu合金片对钢/铝异种金属激光-MIG复合焊接头组织和性能的影响

采用PLC系统控制的激光-MIG复合焊接工艺对Q890钢/6063铝合金进行异种金属焊接,研究了钢侧坡口表面添加Al-Cu合金片对接头显微组织、硬度和拉伸性能的影响。结果表明:激光-MIG复合焊接接头具有典型的熔钎焊特征;未添加Al-Cu合金片的接头界面层由舌状相Fe2Al5和粗大针状相Fe4Al13组成,厚度约18μm,添加Al-Cu合金片后由舌状相(Fe,Cu)2Al5和细小絮状相(Fe,Cu)4Al13组成,厚度约为9μm,焊缝区与热影响区的组织与未添加Al-Cu合金片时的相似;添加Al-Cu合金片的接头界面层硬度比未添加Al-Cu合金片的低约59HV;添加Al-Cu合金片的焊接接头的抗拉强度比未添加Al-Cu合金片的提高了109.8%,未添加和添加Al-Cu合金片的焊接接头均在界面层断裂。

铝钢异种金属拼焊板轧制的数值模拟

以铝钢异种金属材料拼焊板为研究对象,采用MARC有限元分析软件对金属拼焊板轧制变形过程进行了模拟。分析了金属材料拼焊板轧制过程中的应力、应变的特征,研究了铝钢异种金属拼焊板与垫板之间的摩擦系数对轧制变形过程的影响。结果表明,金属拼焊板应力和应变随摩擦系数的增大而增大。

钢/铝异种金属激光深熔钎焊接头特性

采用激光深熔钎焊的方法系统研究了Q235钢板/5052铝合金板的接头特性.研究发现,钢/铝异种金属激光熔钎焊接头界面处生成了平均厚度在5~10μm的金属间化合物层,其中靠近钢侧的部分为较为平整的Fe 2Al 5,靠近铝侧的部分为针状或舌状的Fe 4Al 13,化合物层的厚度随界面热输入的提高而增加.接头的抗拉强度随着界面处的热输入量呈先增加后减小的趋势,断裂位置为金属间化合物层内部或其与母材的结合面处,脆性断裂特征明显,最高抗拉强度为55.2 MPa.

钢/铝异种金属焊接固/液界面反应研究进展

钢/铝异种金属的焊接的核心问题是如何抑制界面金属间化合物的形成。因此,近年来国内外学者钢/铝异种金属固/液界面反应研究进行了大量研究。总结了固/液界面反应条件下金属间化合物的类型、形态、厚度以及影响其生长的因素。此外,还对金属间化合物生长模型进行了简要的概述,并分析了这些模型中存在的问题,为相关研究提供参考。

钢/铝异种金属搅拌摩擦焊残余应力场分析

通过建立异种金属对接搅拌摩擦焊摩擦生热的产热模型,运用ABAQUS软件对DP590钢和AA6061-T6铝合金搅拌摩擦焊接工艺的温度场及残余应力场进行数值模拟计算,研究残余应力分布及变形规律,找出不同搅拌头偏置量和焊接参数条件下的温度场与残余应力分布规律及主要影响因素。结果表明:搅拌针偏置主要影响钢板侧的温度分布及残余应力;搅拌头转速是影响焊接接头温度场和残余应力的主要因素;钢铝之间热传导不均匀导致焊接参数对其残余应力的影响与同种金属材料焊接不同。

铝钢异种金属铆扣电极下电阻点焊方法研究

在铆扣式电极条件下,对等厚度铝合金6061和镀锌钢进行了电阻点焊工艺参数和方法的研究。设计了正交试验,研究在不同焊接参数条件下,焊接时间、焊接电流和电极压力对铝钢异种金属铆扣式电极电阻点焊的影响。同时,测量不同参数下各试样的抗拉强度并进行金相观察,对每组试样的熔核直径以及钢侧和铝侧熔核深度进行测量,并分析了其断裂方式和熔核形成机理。经对比分析,获得的最佳焊接工艺参数为焊接电流16 kA、电极压力2.6 kN、焊接时间140 ms,此时试样最大抗拉力可达4.365 kN。