几种铝钢异种金属熔钎焊工艺的对比与分析

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1、第35卷第5期焊接学报Vol．35No．52014年5月TＲANSACTIONSOFTHECHINAWELDINGINSTITUTIONMay2014几种铝钢异种金属熔钎焊工艺的对比与分析11112石玗，何翠翠，黄健康，曹睿，余淑荣(1．兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室，兰州730050;2．兰州理工大学机电工程学院，兰州730050)摘要:采用脉冲旁路耦合电弧MIG焊、CMT及激光焊方法实现铝/镀锌钢板搭接焊，对焊缝界面微观组织、形貌及元素成分进行了观察分析，并测试了其力学性能．结果表明，三

2、种焊接方法均可以实现铝/镀锌钢板异种金属的优质连接，获得成形良好的焊缝，搭接接头的抗拉剪强度均可以达到铝合金母材的80%以上，拉伸试样断裂在焊缝铝合金母材热影响区．当母材热输入及工艺合适时，三种方法下搭接接头界面处均形成一主要成分为Fe2Al5和FeAl3，平均厚度约为8μm的金属间化合物，而且控制金属间化合物的生成是获得铝/钢焊接优质接头的关键．关键词:铝/钢异种金属焊接;熔钎焊;显微组织;金属间化合物中图分类号:TG457文献标识码:A文章编号:0253－360X(2014)05－0001－040序言1试验方法在现

3、代机械制造业中，铝与钢异种金属连接的采用规格为200mm×80mm×1mm镀锌钢板复合结构在汽车、航空航天、电力等行业具有越来越和铝合金板进行了搭接试验，镀锌钢板在下，搭接宽［1］广泛的应用前景．但这些领域内铝合金与钢复合度为10mm．焊前用丙酮清洗镀锌钢板和铝板，以结构的应用与开发都面临着铝合金与钢板异种金属除去表面污渍．在三种焊接方法下，分别采用不同优质高效、高强连接的技术瓶颈．铝与钢焊接时界的焊接材料，通过工艺优化，得到的最佳焊接工艺参面处极易反应生成脆性的金属间化合物，严重影响数分别见表1～表4．接头的力学性能

4、．近年来，学者们对铝和钢的连接进行了广泛的研究，几乎涉及到焊接领域的各种方表1铝/镀锌钢板焊接材料法［2，3］，研究表明，降低母材热输入，控制界面区金Table1Weldingmaterialofaluminum/galvanizedsteel属间化合物的生成是铝/钢焊接的关键．熔钎焊是焊接方法焊接材料2利用两种母材熔点的差异，严格控制焊接热输入量，镀锌层厚度为100g/m的镀锌钢(基体为脉冲Q235);5052铝合金板;直径为1．2mm的4043铝在保证钢母材不熔化的前提下使铝母材熔化，熔化DE-GMAW合金焊丝的铝

5、母材在钢表面铺展，形成钎焊连接．铝/钢熔钎2镀锌层厚度为120g/m镀锌钢板(基体为焊时，通过降低焊接热输入，尽量减少或避免钢基体CMT熔钎焊Q235);6061铝合金板;直径为1．2mm的4043铝的熔化，从而减弱两者的反应程度，减少界面金属间合金焊丝化合物层的厚度，提高接头的力学性能．镀锌层为1．0mm的镀锌钢板(基体为Q235);激光焊文中采用脉冲旁路耦合电弧MIG焊(DE-5A02铝合金板;直径为2mm的4043铝合金填丝［4］GMAW)、冷金属过渡(coldmetaltransfer，CMT)［5］［6］熔钎

6、焊和激光焊方法获得了铝/镀锌钢板熔钎表2脉冲DE-GMAW焊接工艺参数焊搭接接头，并对不同方法在焊缝成形、接头抗拉剪Table2WeldingparametersofpulsedDE-GMAW－1强度和界面处金属间化合物等的差异进行了比较，总电流旁路电流氩气流量q/(L·min)焊接速度I/AI/Av/(m·min－1)探讨了焊接热输入对焊接接头性能的影响．b主路旁路54202050．5收稿日期:2012－12－06基金项目:国家自然科学基金资助项目(51165023);国家自然科学基金国际合作与交流项目(512101

7、05024);陇原青年创新采用WDW-300J电子式万能试验机进行了拉伸人才扶持计划、甘肃省高校基本科研业务费专项项目试验，利用金相显微镜、6700F扫描电镜、能谱分析2焊接学报第35卷表3CMT焊接工艺参数(EDS)以及D8ADVANCEX射线衍射仪分别对熔钎Table3WeldingparametersofCMT焊接头组织、剖面进行了观察和物相分析．电弧电压电流偏移距离送丝速度焊接速度v/(m·min－1)－1U/VI/AS/mmfv/(m·min)2不同焊接方法下的焊缝成形1380260．36焊接后焊缝宏观形貌及

8、搭接接头剖面图如图1表4激光焊焊接工艺参数所示．Table4Weldingparametersoflaserwelding从图1可以看出，脉冲旁路耦合电弧MIG焊搭保护气体流量离焦量焊接速度激光功率接焊缝成形美观，表面光滑平整，焊后铝板变形较q/(L·min－1)－11f/mmv/(m·min)P/W小，镀锌钢板无变形;CMT熔钎