铝合金与镀铜钢CMT熔钎焊技术研究

采用Al Si12药芯焊丝作为填充材料,对2 mm厚的6082铝合金与Q235B镀铜钢进行对接冷金属过渡(CMT)熔钎焊接试验,研究不同焊接速度和镀铜层厚度对接头焊缝成型、界面组织和力学性能的影响,探讨Cu元素对金属间化合物层(IMC)生长的影响。结果表明:当焊接速度为350 mm/min时,铝在钢板正反面均有良好的润湿铺展,焊缝成型美观;IMC层厚度过大或过小均会对接头性能产生不利影响,当镀铜层厚度为10μm时,IMC层厚度为2.38μm,接头抗拉强度达到峰值138.7 MPa,相较于未镀铜接头的提高了31.9%,接头断裂于铝侧热影响区。镀铜层可以抑制界面层中θ-Fe(Al,Si)_(3)相的生成,阻碍Al、Fe反应,降低IMC层厚度。适当的镀铜层厚度可以有效改善接头的力学性能。镀铜层厚度过大促使Al_(2)Cu相产生,成为接头的薄弱区域。

6061铝合金/DP600钢CMT熔钎焊接头的组织及力学性能

铝合金/钢异种金属连接结构有着广阔的应用前景。采用ER4043焊丝对6061铝合金与DP600钢异种金属进行CMT焊和脉冲电弧焊,并用高速摄影仪研究了焊接过程,分析了焊接模式和工艺参数对搭接接头的组织、界面层及力学性能的影响。试验结果表明,与脉冲电弧焊相比,CMT焊接能在低热输入下实现铝合金与钢的熔钎焊,有效控制金属间化合物的生成,焊接过程稳定,焊缝成型连续美观,焊接效率更高。随着CMT焊和脉冲电弧焊热输入的增加,界面层厚度均逐渐增加,当CMT焊的电流为65 A,热输入为1.97 kJ/cm时,钢侧界面层的厚度约为3μm,搭接接头强度最高。

药芯钎料CMT熔钎焊铝/钢焊接接头的组织和力学性能研究

以AlSi5药芯钎料为填充金属,进行6082铝合金与Q235钢CMT(冷金属过渡)熔钎焊试验研究,对不同焊接速度下焊接接头的微观组织和力学性能进行了分析。结果表明:AlSi5药芯钎料中钎剂提高了熔融的铝合金在Q235钢表面的润湿铺展性能。6082铝合金/Q235钢界面层组织中有Fe2Al5和Al8Fe2Si生成。随着焊接速度从450mm/min增加到550 mm/min,铝合金/低碳钢界面层厚度逐渐减小,焊接接头的抗拉强度先增加后减小。当焊接速度为500 mm/min时,抗拉强度达到最大值,为159MPa。

7075铝合金/镀锌钢板CMT熔钎焊组织及性能研究

采用Al-12Si焊丝对7075铝合金和镀锌钢板进行了CMT熔钎焊连接,并对接头的组织及性能进行了分析。结果发现,CMT熔钎焊能实现7075铝合金和镀锌钢板的良好焊接。熔钎焊接头由钢侧界面区、焊缝区、富锌区和铝侧热影响区组成。钢侧界面区组织是Al7.2Fe2Si三元化合物,厚度约为23μm。焊缝中心为α-Al基固溶体和Al-Si第二相组成;通过拉剪试验获得接头抗拉强度为73 MPa,接头断裂在铝侧热影响区,该区域组织发生了软化现象。

铝/钢异种金属CMT熔钎焊工艺研究

进行了4 mm厚的铝/钢CMT搭接焊,研究了焊接工艺参数对焊缝成形及接头组织与力学性能的影响。结果表明:合适的焊接工艺可得到力学性能较好的焊接接头;焊接接头在焊趾处会形成富锌区,富锌区主要由Al-Fe-Zn三元化合物和铝锌α固溶体组成。

不同焊丝成分对铝/钢CMT熔钎焊组织性能的影响

分别以AlSi5药芯焊丝、AlSi12药芯焊丝作为填充金属,采用CMT熔钎焊连接5086铝合金与Q235钢。研究不同焊丝成分、不同参数下熔钎焊接头宏观形貌、微观组织及力学性能。结果表明:AlSi5药芯焊丝作为填充金属时所形成的金属间化合物层相较于AlSi12药芯焊丝所形成的金属间化合物层要更厚,说明Si元素对于金属间化合物层的形成起到了抑制作用。通过EDS和XRD对断口分析得到AlSi5药芯焊丝作为填充金属时断口形成了Fe_(2)Al_(5)和AlMg_(4)Zn_(11),而AlSi_(12)药芯焊丝作为填充金属时断口主要形成了Fe_(4)Al_(13)、Al_(6)CuMg_(4)、Al_(0.403)Zn_(0.597)等。在最优参数下AlSi5药芯焊丝作为填充金属的焊接接头抗拉强度平均值可达130.6 MPa,而AlSi12作为填充金属时抗拉强度平均值仅可达106.6 MPa。

铜/钢异种金属CMT熔钎焊填充材料影响分析

采用S201和S211两种焊丝对铜/钢异种金属CMT熔钎焊特性进行比较研究,发现在相同(或相近)的CMT焊接工艺条件下,S211焊丝在母材上的铺展性明显优于S201焊丝;虽然采用S211焊丝的焊缝抗拉强度有所提高,但是在某些条件下容易产生焊接热裂纹,而使用S201焊丝的焊缝具有较高的抗热裂性;综合考虑,S201焊丝更加适合铜/钢异种金属CMT熔钎焊。

热输入对铝合金/不锈钢双丝冷金属过渡熔钎焊接头组织及性能的影响

采用双丝冷金属过渡(CMT)熔钎焊工艺对5083铝合金和304不锈钢进行对接焊试验,在保证焊缝成形良好的条件下,研究了焊接热输入对接头金属间化合物(IMC)层厚度和拉伸性能的影响,并与单丝CMT熔钎焊接头进行对比。结果表明:双丝和单丝CMT熔钎焊接头焊缝获得良好成形质量的热输入范围分别为213.8~486.0,379.6~590.6 J·mm^(-1);双丝CMT和单丝CMT熔钎焊接头界面处的IMC均为FeAl_(3)相;随着热输入的增加,单丝或双丝CMT熔钎焊接头IMC层厚度增加,抗拉强度降低;单丝CMT熔钎焊接头IMC层的最小厚度为9.59μm,此时接头的抗拉强度最大,为76 MPa,而双丝CMT熔钎焊接头IMC层的最小厚度为3.36μm,此时接头的抗拉强度最大,为109 MPa。

焊接热输入对铝/镀锌钢CMT熔-钎焊接头组织与性能的影响

采用ER4043焊丝对5052铝/Q235镀锌钢进行CMT熔-钎焊,研究焊接热输入对接头组织及性能的影响.结果表明,焊缝熔宽、热影响区粗化程度、界面层硬度及厚度均随热输入的增加而增大,过热组织粗化导致拉伸试样在铝母材热影响区断裂.熔焊区组织主要为垂直于基底向焊缝中心生长的α-Al树枝晶及Al-Si共晶组织,钎焊区界面层厚度在2.55~6.86μm之间,铝侧界面主要为FeAl3金属间化合物,呈凹凸不平锯齿状;钢侧界面平滑,主要为Fe2Al5(热输入较低时)或FeAl2,FeAl(热输入较高时).

镁合金与钢CMT电弧熔-钎焊微观组织及性能研究

以AZ31镁合金焊丝作为填充材料,采用CMT电弧熔-钎焊焊接AZ31B镁合金和Q235镀锌钢。分析不同焊接速度对熔-钎焊接头宏观形貌、微观组织及力学性能的影响,探讨钎焊界面元素分布特征。结果表明:送丝速度6.0 m/min,焊接速度350～450 mm/min时,熔-钎焊接头宏观形貌较为美观;焊接速度较大时,钎焊区生成厚度6～8μm的反应层,物相为Mg-Zn和Mg-Al相;焊接速度较小时,钎焊区生成厚度为1～4μm的反应层,物相为Mg-Al和Fe-Al相;焊接速度400 mm/min时,焊接接头最大拉剪强度为4.76 kN。

镀锌钢CMT钎焊微观组织和力学性能研究

以CuSi3焊丝作为填充金属,镀锌钢板为母材,进行CMT熔钎焊试验。通过改变CMT熔钎焊工艺参数获得熔钎焊焊道,并对其显微组织进行观察,综合分析送丝速度及焊接速度对CuSi3/镀锌钢CMT熔钎焊微观组织的影响。结果表明,在送丝速度不变时,焊接速度越大,钎料润湿性越差,界面层越平直,钎料中花状组织越少;在焊接速度不变时,送丝速度越大,钎料润湿性越好,界面层越弯曲,钎料中花状组织越多。借助电子万能试验机对接头进行拉伸试验,结果表明,在合适的焊接参数下镀锌钢板CMT熔钎焊接头的最高抗拉强度可达321 MPa。

CMT焊接电流对铝/镀锌钢板接头组织和力学性能的影响

采用ER4043焊丝对5052铝合金/CR340LA镀锌钢进行CMT熔-钎焊,研究焊接电流对接头金属间化合物及润湿性的影响。结果表明,在其他参数不变的情况下,焊接电流为68 A和95 A时,铝在钢表面的润湿角小,润湿长度大,达到了较好的润湿性。同时,铝在钢表面的润湿性是电流和镀锌层共同作用的结果。随着电流的增大,钎焊区界面层金属间化合物的厚度也随之增大,并且产生了FeAl3、Fe2Al5和FeAl等多种金属间化合物,这些金属间化合物会随着电流的增大向熔焊区垂直生长。焊接电流68 A时,平均拉剪载荷为2.45 kN。三种电流下的焊接接头均断裂在熔焊热影响区,断口处出现颈缩。