鋁合金-不銹鋼異種金屬管TIG熔-釬焊工藝技術研究.pdf

1、廣泛應用在航空航天,汽車、船舶制造等領域的鋁合金-不銹鋼復合結構,由于其重量輕、強度高、耐腐蝕等綜合特點受到了愈加廣泛的重視。由于鋁合金與不銹鋼之間固溶度極低、熱物理性質差異大,焊接過程容易生成脆性金屬間化合物,從而導致二者的連接存在較大難度。多種焊接方法被研究用于實現鋁/鋼復合結構的可靠連接。其中TIG電弧熔-釬焊技術憑借其自身的經濟性與操作便捷等優(yōu)點,成為鋁/鋼異種金屬連接的熱點研究方向。而選擇合理的填充材料與釬劑組合、控制釬焊界面

2、金屬間化合物的生成是利用電弧熔釬焊技術實現優(yōu)質鋁/鋼接頭的保證。
　　本文以TIG電弧熔釬焊為連接方法,以鋼表面預涂層技術為背景,分別考察Al-Si、純Al、Al-Cu焊絲作為填充材料時,相應的可實現鋁/鋼優(yōu)質接頭的合理釬劑涂層成分。釬劑基體為Nocolok(KAlF465％+K3AlF635%)試劑,通過添加一定比例的合金元素,利用焊接條件下的冶金反應實現對鋁/鋼界面處金屬間化合物的控制,從而保證了接頭良好的力學性能。研究結果表

3、明:在采用了Al-Si焊絲作為填充材料時,預涂層中加入Ni粉能有效降低由Al-Fe-Si反應生成的化合物厚度,改善接頭性能,并且當預涂層中Ni粉含量為35%時接頭強度達到最高;使用純鋁作為填充材料時,在預涂層中加入鋁粉可提高鋁液在不銹鋼表面潤濕及鋪展的穩(wěn)定性,對界面金屬間化合物厚度影響不大,但使焊縫中析出相增加,當預涂層中鋁粉含量在50%時接頭性能最好;而當采用Al-Cu焊絲時,在釬劑中添加任何元素均使性能下降。比較分析采用三種填充材料

4、得到的接頭性能,Al-Cu焊絲填充接頭強度高但韌性差,Al-Si焊絲填充接頭強度與韌性都較差,純鋁填充接頭強度較高且韌性最好。因此,純鋁釬料配合Nocolok+50wt.%Al粉釬劑得到的接頭綜合性能最佳。
　　此外,結合脈沖焊技術分別針對1.5mm、3mm、4mm厚的鋁合金與不銹鋼母材展開研究。以焊縫成形與接頭力學性能為考察對象,確定出各母材對應的脈沖TIG熔釬焊最佳焊接工藝參數。并對各接頭微觀形貌進行細致分析,著重考察界面金屬

5、間化合物與焊縫組織,給出了了接頭組織與性能之間的關系。對于1.5mm規(guī)格母材,只有脈沖焊技術才能保證其成形良好;而3mm規(guī)格母材,脈沖焊與非脈沖焊均能實現其良好成形,但脈沖焊技術能促進鋁鋼界面金屬間化合物的厚度更均一;而對4mm規(guī)格母材,脈沖焊與非脈沖焊均能保證其成形良好,但脈沖在促進界面化合物均一方面的效果已不再明顯。
　　在上述研究的基礎上,通過合理設計夾具,利用TIG電弧熔釬焊技術,選擇適當焊接工藝,實現了鋁/鋼管材的成功對