鋁-鋼CMT熔-釬焊接頭組織及性能研究.pdf

1、如今隨著鋁及鋁合金在汽車(chē)制造、船舶、航空航天等領(lǐng)域的應(yīng)用逐年增加，“鋁+鋼”構(gòu)造的焊接也由此成為該領(lǐng)域內(nèi)的熱點(diǎn)問(wèn)題。冷金屬過(guò)渡CMT（Cold Metal Transfer）焊接具有熱輸入量低、焊接時(shí)不產(chǎn)生飛濺、過(guò)程易于控制等特點(diǎn)，能夠進(jìn)行薄板以及超薄板的焊接，從而利用冷金屬過(guò)渡CMT熔-釬焊方法實(shí)現(xiàn)鋁/鋼的連接是有意義的，并且有價(jià)值的。
　　本文以1.5mm厚的6061鋁合金和1.85mm厚的DP780鍍鋅鋼板及1.5mm厚的3

2、04奧氏體不銹鋼板為研究對(duì)象，以ER4043（AlSi5焊絲）和ER4047（AlSi12藥芯焊絲）為填充金屬，進(jìn)行了CMT熔-釬焊工藝試驗(yàn)，研究了焊接工藝參數(shù)、合金元素等對(duì)焊縫宏觀形貌、微觀組織和力學(xué)性能的影響。首先，采用單變量法研究了不同焊接工藝參數(shù)變量對(duì)焊后的接頭形貌、微觀組織及性能的影響。通過(guò)工藝試驗(yàn)探究，確定了6061鋁合金和DP780鍍鋅鋼焊接工藝參數(shù)為：送絲速度為4.7m/min，焊接速度為600mm/min，焊接電流為8

3、0A，電弧電壓為12.4V。此時(shí)可以得到焊縫外觀均勻、成形良好的搭接接頭，其接頭抗拉強(qiáng)度達(dá)到鋁母材的48.5％。鋁/鋼接頭方式采用搭接，焊后使用SEM及XRD觀察分析接頭微觀組織及相組成，并可將熔-釬焊接頭劃為熔化區(qū)、富鋅區(qū)和界面區(qū)等部分。熔化區(qū)主要由垂直于界面及熔合線(xiàn)方向，并形成于焊縫內(nèi)部的初晶?-Al和分布在晶間的Al-Si共晶相組成。并且在該區(qū)域，為避免生成氣孔，可借助于變更焊接過(guò)程中的工藝參數(shù)變量來(lái)實(shí)現(xiàn)。界面層靠近鋼側(cè)較平滑，靠

4、近鋁側(cè)凹凸不平，該界面區(qū)是由致密的Fe-Al金屬間化合物組成。其次，以AlSi5焊絲和AlSi12藥芯焊絲為填充金屬，采用CMT冷金屬過(guò)渡的焊接工藝焊接6061鋁合金和DP780鍍鋅鋼，試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，使用兩種焊絲都可以獲得成形很好的熔-釬焊接頭。Si元素能夠細(xì)化焊縫組織晶粒，也能夠有效阻礙中間化合物層的生成。然而，當(dāng)釬料中所含的Si元素過(guò)多時(shí)，會(huì)使焊接接頭的抗拉強(qiáng)度大大降低，嚴(yán)重惡化接頭的拉伸性能。最后，利用CMT焊接法焊接6061鋁合

5、金和304奧氏體不銹鋼，通過(guò)在不銹鋼表面涂敷一層特種釬劑（KAlF4和K3AlF6加10%的Zn粉），能夠獲得成形較好的鋁/不銹鋼搭接接頭。在特種釬劑的作用下，焊縫金屬向鋼側(cè)潤(rùn)濕鋪展良好，并通過(guò)OM、SEM及XRD等對(duì)鋁-不銹鋼接頭的微觀組織進(jìn)行了觀察分析，在鋁/鋼界面處生成了明顯的IMC（中間化合物）層，同時(shí)該層主要成分為FeAl2，且由于釬劑的作用，Si元素也參加了反應(yīng)，形成Al0.5Fe3Si0.5相。對(duì)接頭進(jìn)行維氏硬度試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)