钢_铝CMT熔—钎焊焊接工艺研究

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1、学校代码10459学号或申请号201522192524密级专业硕士学位论文钢/铝CMT熔-钎焊焊接工艺研究作者姓名：郑雯雯导师姓名：汤文博副教授张修冰高工专业名称：材料工程培养院系：材料科学与工程学院完成时间：2018年4月AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterResearchofProcessonCMTofAluminum/SteelByWenwenZhengSupervisor:AssociateProf.WenboTangSeniorengineer.XiubingZhangM

2、aterialsScienceSchoolofMaterialsScienceandEngineeringApril,2018摘要摘要铝及铝合金/低碳钢复合结构具有质量轻、强度高、导热导电性良好的优点，工业应用广泛。电弧焊的冷金属过渡（CMT）技术有效地控制了熔滴过渡和热输入，具有焊接热输入低、无飞溅等特点，使得钢铝异种金属的直接电弧焊接成为可能。现今在钢铝异种金属焊接上使用CMT熔-钎焊技术多为铝及铝合金薄板和钢板的之间的焊接，并且多采用搭接的方式进行焊接，几乎没有涉及厚钢板和铝板间的焊接。使用CMT熔-钎焊技术对厚钢板和铝板进行对接焊接实验，研究钢铝异种

3、金属焊接接头形成机理，具有工程应用价值和理论意义。本文选用6mm厚的Q235钢板和1mm厚的1060铝软带进行CMT熔-钎焊实验，研究焊接工艺参数对CMT电弧钎焊的钎料润湿性、焊缝宏观形貌、焊接接头力学性能和微观组织的影响，分析了钢/铝CMT熔-钎焊和钢/铝爆炸焊焊接接头的形成机理，获得了良好的钢/铝CMT熔-钎焊焊接效果，并在铝电解槽上开始试用。研究结果表明，在焊接6mm厚的Q235钢板和4片1mm厚的1060铝软带时，在钢板表面涂覆改良钎剂（Noclock:K2SiF6:Sn:Zn=11:1:4:4），使用ER4043焊丝，焊接电流80A，弧长修正值0，

4、焊接速度600mm/min时，钎料润湿性合适，可以得到成形良好和力学性能满意的焊接接头，其抗拉强度可以达到79.38MPa，此时钢/铝界面形成的铁铝金属间化合物为FeAl3、FeAl2、Fe2Al5等，它的厚度在3~7μm之间。钢/铝CMT熔-钎焊焊接接头的抗拉强度在常温和300℃时均达到纯铝抗拉强度60%以上的既定目标要求。在不受力或受力很小的工况条件下，使用钢/铝CMT熔-钎焊焊接接头是安全的。钢/铝CMT熔-钎焊与钢/铝爆炸焊焊接接头的电阻测试结果显示，两者数值没有明显的差别，在电解槽上使用CMT熔-钎焊直接焊接阴极钢棒和铝软带，回路中总电阻与爆炸焊块

5、过渡焊接方式相当。使用CMT熔-钎焊直接焊接阴极钢棒和铝软带代替爆炸焊块过渡焊接方式，降低了制造成本，有望带来可观的效益。关键词：CMT熔-钎焊金属间化合物钢/铝焊接接头电阻率改良钎剂IAbstractAbstractThealuminumandaluminumalloy/lowcarbonsteelcompositestructurehastheadvantagesoflightweight,highstrength,goodthermalconductivity,andawiderangeofindustrialapplications.Thearcwe

6、ldingcoldmetaltransition(CMT)technologyeffectivelycontrolsthedroplettransferandheatinput,andhasthecharacteristicsoflowweldingheatinput,no-spatter,etc,makingdirectarcweldingofdissimilarmetalsofsteelandaluminumpossible.TheuseofCMTfusion-brazingtechnologyfortheweldingofdissimilarmetal

7、sofsteelandaluminumismostlyweldedbetweenthinaluminum/aluminumalloysplatesandsteelplatesandtheweldingisoftenusedinoverlappingmode.Thereisalmostnoinstitutionaboutweldingbetweenthicksteelplatesandaluminumplates.TheuseofCMTfusion-brazingtechniqueforthebuttweldingexperimentofthicksteelp

8、latesandaluminumplatesandt