空分设备冷箱用钢-铝接头性能分析

以采用爆炸复合工艺制备的国产钢-铝接头为研究对象,通过金相分析、扫描电镜及能谱分析知道了铝合金5083含有活泼元素Mg,爆炸复合后在结合界面处产生了少量脆性相MgO;1060/TA1界面处存在明显的塑性变形,对母材具有一定的强化作用;5083/1060界面理想波纹尺寸为:λ≈1600μm、A≈640μm。漏率及水压爆破试验表明:脆性相MgO内产生少量裂纹不影响钢-铝接头可靠性,国产钢-铝接头漏率<1×10^(-8)Pa·m^(3)/s且爆破压力为设计压力的4倍以上。

几种典型铜铝接头的应用和分离技术探讨

阐述了铜铝接头在制冷工业及电子封装工业中的应用,简要介绍了采用的接头形式、焊接方法及焊接材料;综述了国内外焊接接头分离研究的现状,并针对回收铜铝接头能耗太高的现状,在铜铝接头的回收过程中引进基于4R(Reduce,Reuse,Remanufacture,Recycle)的再制造思想。同时对铜铝接头回收过程中采用的两种分离方法进行了探讨。

Zn-Al-Si钎料钎焊铜/铝接头显微组织及性能研究

采用Zn-14.1Al-0.9Si和Zn-21.5Al-1.5Si两种钎料钎焊获得铜/铝接头,研究了Cu/Zn-Al-Si/Al接头Cu母材/钎缝界面结构、钎缝中心区显微组织、接头抗剪切性能和断口形貌。研究发现,Cu/Zn-14.1Al-0.9Si/Al接头和Cu/Zn-21.5Al-1.5Si/Al接头界面结构均为Cu/扩散层/Al4.2Cu3.2Zn0.7,其中Al4.2Cu3.2Zn0.7化合物层厚度分别为1~2μm和3~4μm。2种铜/铝接头钎缝中心区均由α-Al固溶体,η-Zn固溶体,Zn-Al共晶和Si单质组成,未发现脆性Cu Al2化合物。由于具有较薄的界面化合物层,在剪切力作用下,Cu/Zn-14.1Al-0.9Si/Al接头断裂一部分起源于Al4.2Cu3.2Zn0.7化合物层,另部分起源于界面扩散层,而Cu/Zn-21.5Al-1.5Si/Al接头断裂均起源于较厚的Al4.2Cu3.2Zn0.7化合物层。因此,Cu/Zn-14.1Al-0.9Si/Al接头的抗剪切强度高于Cu/Zn-21.5Al-1.5Si/Al接头,分别为60.1MPa和55.6MPa。

电冰箱铜铝接头的直流闪光焊

在对电阻对焊、电容贮能焊、交流闪光焊等不同工艺焊接的铜铝接头的微观组织及焊接工艺特征分析的基础上,通过在研制的直流闪光焊机上进行的焊接试验表明,电冰箱铜、铝接头的直流闪光焊,不仅可使焊缝在一定的条件下不泄漏、不开裂,并可排除微观组织中的脆性相γ_2(Cu9Al_2).

搅拌头形状对异质搅拌摩擦焊铜铝接头性能的影响（英文）

其余的工艺参数保持不变的条件下研究了9种不同形状搅拌头对异质搅拌摩擦焊铜铝接头性能的影响。采用宏观组织、显微组织、拉伸试验、硬度、扫描电子显微镜和电子X射线光谱仪等力学和冶金方法评估异质接头的性能。结果表明,采用直径为8 mm的圆柱形搅拌头得到的接头强度最大。此外,当多边形搅拌头的边数减少时,碎屑缺陷增加,因此,多边形接头不适合异质搅拌摩擦焊对接接头。而且,当多边形搅拌接头边数增加时,抗拉强度也随之增大。对同一焊肩表面,相对于圆柱形的搅拌头,多边形搅拌头的搅拌区较硬脆。采用多边形搅拌头得到的焊缝的最大硬度为HV 283。在搅拌区明显存在硬脆金属间化合物。在异质铜铝接头搅拌区存在金属间化合物,如Cu Al、Cu Al_2、Cu_3Al和Cu_9Al_4。

钢-铝及铝-铝接头自冲铆接和流钻螺钉连接对比研究

对汽车用高强度钢、挤压铝和两种压铸铝共4种材料,分别采用自冲铆接和流钻螺钉建立了钢-铝和铝-铝接头,并通过试验,对比研究了厚度、材料、搭接顺序对两类接头的成形质量和力学性能的影响。结果表明:钢-铝接头中,自冲铆接接头的峰值力整体上优于流钻螺钉接头,但能量吸收低于后者;流钻螺钉接头受到螺钉断裂的影响较小,而自冲铆接接头在铆钉断裂后,能量吸收显著降低;铝-铝接头中,流钻螺钉接头的峰值力和能量吸收均优于自冲铆接接头,厚板置于下层可提高流钻螺钉接头的峰值力和能量吸收;同类接头中,铝-铝接头的整体表现优于钢-铝接头。

电冰箱蒸发器用铜铝接头的闪光对焊

本文简要介绍了引进的铜铝接头闪光对焊机的焊接原理、焊接工艺、工艺试验及意大利T8/P 铜铝焊机的性能。

铜铝接头的电阻焊焊接

制冷产品中以铝管替代铜管是发展趋势,涉及到的铜管和铝管的焊接成为能否成功替代的一个关键技术。本文从实际应用的角度,总结了铝管和铜管之间的电阻焊焊接工艺中要注意的问题及解决办法。

内螺纹铝接头机械加工工艺分析

用不同的工艺方案，对气密性内螺纹管接头零件进行生产加工试验，从中找出设备、刀具、夹具、材质及工步顺序对产品质量及生产效率的影响。结果表明，在改变刀具角度的同时，采用超常工步顺序，不仅能保证产品质量，且提高生产效率上十倍，大大降低废品率和加工成本，在大批量生产类型中，创造出可观的经济效益。在材质较软且受零件结构限制的条件下，其效果更为显著。

10kV配电设备铜铝接头发热原因分析及防范

为解决10kV配电设备铜铝接头发热问题,对两类常见配电设备铜铝接头方式的发热原因进行了分析,提出了防范措施,有效消除了发热缺陷,保证了设备的安全稳定运行。

旋转摩擦焊铝-铜接头的显微组织与力学性能

利用旋转摩擦焊工艺实现了1070纯铝与T2纯铜的连接。采用光学显微镜、扫描电子显微镜和电子探针显微分析仪对接头组织和铝-铜界面进行观察分析,并对相同工艺旋转摩擦焊的两块铝-铜接头进行锻压和弯曲试验。结果显示:1号和2号试样在弯曲过程中分别断裂于铝-铜界面和铝侧母材。两种试样的铝-铜界面均未观察到明显的金属间化合物。1号和2号试样铝-铜界面处分别存在宽约1.8和2.7μm的元素过渡区。较宽的元素过渡区可提高铝-铜界面结合强度,较窄的元素过渡区是1号试样在弯曲过程中界面断裂的主要原因。因此,应严格控制旋转摩擦焊的工艺稳定性,以提高焊接接头的弯曲性能。

焊接工艺参数对旋转摩擦焊铝-铜接头弯曲性能的影响

对1070纯铝和T2纯铜进行了旋转摩擦焊接。研究了摩擦焊工艺参数对铝-铜接头弯曲性能的影响。采用电子探针显微分析仪检测了铝-铜接头界面的微观形貌和元素分布。结果表明:较短时间(2 s)摩擦焊制备的铝-铜接头(1号试样)弯曲试验时断裂于铝-铜界面,为脆性断裂,随着摩擦时间的增加,铝-铜接头弯曲试验时断裂于铝侧,为韧性断裂;以2~5 s的摩擦时间制备的铝-铜接头界面均未发现有明显的金属间化合物,但发生了成分变化;较短时间摩擦焊制备的1号试样成分变化区宽约1.6μm,较长时间(5 s)摩擦焊制备的4号试样成分变化区宽约2.7μm;较宽的成分变化区能提高铝-铜接头界面的结合强度,从而提高铝-铜接头的弯曲性能,较窄的成分变化区是弯曲试验过程中铝-铜接头界面断裂的主要原因。

激光功率对铝/铜激光熔钎焊接头组织及性能的影响

采用激光熔钎焊方法对5052铝合金和T2紫铜进行对接试验,研究了激光功率(2000,2200,2400,2600,2800 W)对接头显微组织和力学性能的影响。结果表明:不同激光功率下接头铜侧钎焊区组织均以柱状晶为主,随着激光功率的增加,焊缝区树枝晶由细针状转变为雪花状;铜侧钎焊区由界面层和金属间化合物层组成,2000,2600 W激光功率下的界面层主要为AlCu相,金属间化合物层主要为Al_(4)Cu_(9)相,2400 W激光功率下的界面层主要由AlCu相和CuZn相组成,金属间化合物层主要为CuZn_(5)相;焊缝区主要由Al_(4.2)Cu_(3.2) Zn_(0.7)和Al_(0.71)Zn_(0.29)相组成。随着激光功率的增加,金属间化合物层厚度增加。激光功率对铜侧钎焊区的显微硬度影响较大,各接头的最高显微硬度均出现在铜侧钎焊区。随着激光功率的增加,接头最高硬度增加,抗拉强度先增大后减小;当激光功率为2400 W时,接头的抗拉强度最大,达到铝合金母材的92%,此时接头在靠近铝合金母材处断裂,而其他激光功率下制备的接头均在铜侧钎焊区和焊缝区处断裂。

转速对铝铜异种金属薄板搅拌摩擦焊接头组织与性能的影响

探讨了不同转速(1600~2000 r/min)对铝铜异种金属薄板搅拌摩擦焊接头组织与性能的影响,旨在为铜-铝较薄复合构件的开发提供理论依据。实验采用搅拌摩擦焊(FSW)技术对接焊铝和铜薄板,通过金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪器(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和显微维氏硬度计等设备对焊接接头的宏观形貌、微观结构、元素分布、金属间化合物(IMCs)相和硬度分布进行分析,并通过拉伸试验机研究其力学性能。结果表明,在1600~1800 r/min转速下,可获得表面质量良好的焊接接头,且随着转速的增加,IMCs层厚度增加,显微硬度峰值出现在焊核区,平均硬度高于铜侧和铝侧;接头断裂方式为韧-脆混合断裂,断裂位置均在铜铝对接接头处;当焊接速度为30 mm/min,转速1800 r/min时,接头表面质量最佳,IMCs层厚为2.65μm,抗拉强度达到最大值,显示出良好的力学性能,适合于铜-铝较薄复合构件的应用。

电磁无铆钉铆接工艺及钢—铝接头力学性能研究

以AA5052铝合金薄板和DC52D+ZF高强钢薄板为研究对象,探究了不同放电能量下,电磁无铆钉铆接接头的镦头成形、微观形貌和力学性能。结果发现:放电能量值过小,会导致铆钉变形不足,难以形成良好的互锁结构;放电能量值过大,则会导致上板材材料流动过于充分,进而在颈部区域出现微裂纹甚至发生断裂。此外,电磁无铆钉铆接接头的平均互锁值Tu较常规液压无铆钉铆接接头高46.6%。硬度测量结果表明,电磁无铆钉铆接接头中心区域的硬度略高一些。剪切性能测试结果表明,电磁无铆钉铆接接头的剪切性能略高于常规液压无铆钉铆接接头。与常规液压无铆钉铆接接头对比,电磁无铆钉铆接接头在截面互锁程度、显微硬度及剪切性能方面均具有一定的优势。

Zn中间层对大直径铝/钢连续驱动摩擦焊摩擦扭矩及接头界面微观组织的影响

大截面铝/钢复合结构件在连续驱动摩擦焊焊接过程中需要长时间的摩擦才能使界面金属从弹塑性转变为粘塑性状态,长时间的摩擦会导致构件焊缝处产生厚且不均匀的脆性Fe-Al金属间化合物,影响接头的整体性能。摩擦焊过程中铝/钢界面的预置中间层相当于物理扩散屏障,阻碍Fe、Al原子的互扩散,抑制脆性Fe-Al金属间化合物的形成。采用钢侧焊接面添加/未添加Zn中间层的Q235低碳钢棒和1060纯铝棒进行连续驱动摩擦焊接,对比分析焊接过程中的摩擦扭矩、温度以及焊后界面微观组织。结果表明:Zn中间层可以降低焊接过程中的初始峰值扭矩和峰值温度,减小中心区域金属间化合物厚度。添加Zn中间层的接头局部最大抗拉强度提高7.8%,平均抗拉强度提高7%。中心区域的Zn中间层在焊接过程中被摩擦压力挤压到外缘,距中心R/2的区域形成韧性较好的Fe_(2)Al_(5)Zn_(0.4),距中心2 R/3的区域存在Zn元素偏聚现象。

钢-铝搅拌摩擦焊接头的孔洞参数化建模和仿真

为探究钢-铝搅拌摩擦焊(friction stir welding, FSW)接头中不同特征的孔洞缺陷对应力分布的具体影响,课题组利用CATIA二次开发程序对孔洞缺陷开展仿真研究。首先,根据钢-铝焊接接头的特点对孔洞和基体进行简化,为量化分析提供基础;然后,编写CATIA二次开发程序对孔洞进行参数化建模,同时建立基体模型,并对孔洞和基体模型进行布尔操作生成接头模型;最后,利用ABAQUS软件对接头模型进行仿真分析,得到孔洞不同特征变量对钢-铝FSW接头的影响。结果表明:孔洞的参数化建模可以很好地提高建模效率;空间角度α和β对应力分布的影响较大,而空间角度γ对应力分布的影响较小;在空间角度相同时,表面孔洞的应力集中系数大于内部孔洞的应力集中系数,表面孔洞的危险程度更大;且应力集中程度最高的位置位于钢-铝交接处。参数化建模和仿真方法为孔洞危险程度的评估提供了一定参考。

超声波焊接铜-铝导线接头的显微组织与力学性能

以BVR2.5铜导线和BLV6.0铝导线为研究对象,采用不同焊接参数进行超声波焊接。采用SEM、EDS、数字测温仪、显微硬度计和拉伸试验机研究铜-铝导线接头的显微组织和力学性能。结果表明,当焊接压力为0.21 MPa、焊接振幅为31%和焊接时间为860 ms时,可以获得拉伸载荷为355.6 N的接头。铜/铝相互扩散厚度约3μm,焊接峰值温度为212.2℃,没有生成脆硬性的中间相。最佳焊接工艺参数下接头在铜侧断裂,断口为韧-脆混合断裂模式,说明接头性能较好。

搅拌针偏移量对铝/铜异质金属搅拌摩擦焊接过程和接头组织性能的影响

采用搅拌摩擦焊接技术对2 mm厚6061铝合金和紫铜合金异质金属进行对接试验,研究搅拌针偏移量对铝/铜异质金属接头组织和性能的影响。研究发现,由于铝和铜两种材料的流动性存在差异,随着搅拌针由铝侧向铜侧偏移,搅拌头-工件界面的温度无明显变化,而焊接过程中的前进阻力显著增大,且接头机械互锁程度也更加充分。对铝/铜异质接头微观形貌进行扫描电子显微镜分析,发现铝/铜界面处的金属间化合物层呈清晰的双层结构,分别为靠近铝侧的Al_(2)Cu层和靠近铜侧的Al_(4)Cu_(9)层,此外金属间化合物还以颗粒状和条带状等形貌分布在铝/铜界面附近。搅拌针偏向铜侧0.5 mm时得到的铝/铜异质接头机械互锁程度和金属间化合物分布最为理想,接头抗拉强度达到200 MPa。

转速对含Zr中间层铝/镁搅拌摩擦焊搭接接头组织与性能的影响

对不同转速下含Zr中间层6061铝合金/AZ31镁合金搅拌摩擦焊搭接接头组织结构、力学性能、腐蚀行为的变化进行了研究。结果表明,Zr中间层抑制了接头表面飞边和内部隧道等缺陷,焊材通过搅拌区的机械互锁结构与搭接界面反应生成的金属间化合物实现了机械与冶金结合。随转速的提高,接头搅拌区内焊材的热塑性流动强度和机械互锁程度逐渐加强,其中的Zr碎片和条带组织尺寸有所变小;接头的热力影响区/搅拌区界面宽度及搭接界面宽度均趋于增大。接头横截面沿前进侧和后退侧的硬度分布不对称,在焊接中心线附近具有较高硬度;接头的拉伸剪切载荷随转速的提高先增加后减小,剪切断裂位置发生在接头热力影响区/搅拌区界面处。接头在3.5%NaCl溶液中具有差异化的腐蚀行为,铝合金以均匀腐蚀为主,镁合金以局部点蚀为主,Zr中间层未发生明显腐蚀,提高转速在一定程度上降低了接头的腐蚀性能。