鋁鋼異種金屬冷金屬過(guò)渡技術(shù)焊接性研究.pdf

1、當(dāng)前，隨著鋁及其合金在汽車(chē)工業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，鋁鋼異種金屬之間的連接便成為焊接領(lǐng)域的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題之一。因此，研究鋁合金和鍍鋅鋼異種金屬CMT熔釬焊焊接具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。
　　 本文針對(duì)汽車(chē)工業(yè)中鋁合金和鍍鋅鋼異種金屬的輕量化結(jié)構(gòu)制造，對(duì)鋁合金與鍍鋅鋼異種金屬薄板搭接件進(jìn)行了冷金屬過(guò)渡(CMT)熔釬焊連接，利用正交實(shí)驗(yàn)法研究工藝參數(shù)、焊絲成分、母材類型對(duì)焊縫宏觀形貌、接頭微觀組織和力學(xué)性能的影響，通過(guò)調(diào)整各種焊接

2、工藝參數(shù)及改善焊接工藝條件，得到鋁合金和鍍鋅鋼薄板異種金屬CMT焊接接頭性能最佳的焊接工藝參數(shù)。
　　 通過(guò)對(duì)1mm厚不同型號(hào)變形鋁合金(5183、6061、7075)和鍍鋅鋼板(鍍鋅層厚度分別為40、60、120g/m2)異種材料進(jìn)行CMT焊接試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，接頭為典型的搭接接頭形貌，焊接接頭由釬焊接頭和熔焊接頭兩部分組成。釬焊接頭主要由中心界面區(qū)、過(guò)渡界面區(qū)、富鋅區(qū)以及與焊縫形成釬焊連接的鍍鋅鋼母材組成；熔焊接頭主要是由

3、熔焊接頭焊縫、焊接熱影響區(qū)及鋁母材組成。熔化區(qū)主要由α-Al相及Al-Si共晶相組成；釬焊接頭中心界面區(qū)化合物層的寬度大約為3～5μm，反應(yīng)層為致密的Fe2Al5金屬間化合物層；過(guò)渡界面區(qū)反應(yīng)層的寬度為2～3μm，在靠近熔化區(qū)的一側(cè)有灰色的絮狀物，其成分為富鋁的固溶體，在靠近鋼一側(cè)致密的灰色物質(zhì)為FeAl3金屬間化合物層；富鋅區(qū)是由實(shí)心樹(shù)枝狀晶的鋁鋅α固溶體和枝晶間的殘留鋁所組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
　　 運(yùn)用正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)研究了各種焊接

4、規(guī)范參數(shù)以及不同型號(hào)的變形鋁合金和鍍鋅鋼板對(duì)鋁鋼焊接接頭宏觀形貌、微觀組織和力學(xué)性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果顯示：焊絲成分是影響焊接接頭力學(xué)性能的最主要因素，其中4043(AlSi5)焊絲的焊接接頭力學(xué)性能優(yōu)于4047和5356，從而說(shuō)明硅含量在5％左右的鋁合金焊絲的焊接性較好，鋁硅焊絲(4043)熔點(diǎn)低，熔融液態(tài)鋁在鋼表面浸濕，流動(dòng)性好，濕潤(rùn)角小，有利于焊縫的成型。結(jié)果表明：7075系列鋁材在焊接電壓13V，送絲速度6.0～7.0m/min，

5、焊接速度6.5～7.0mm/s，偏離距離1.5～2.5mm，鍍鋅層厚度120g/m2并用4043焊絲時(shí)可得到焊縫成型和接頭性能良好的熔釬焊接頭。
　　 根據(jù)前期試驗(yàn)結(jié)果和經(jīng)驗(yàn)，在給定母材金屬1mm厚(606l鋁合金、HDG60鍍鋅鋼板)和焊絲型號(hào)(4043)以及焊接速度的條件下，采用兩種不同CMT焊接程序?qū)︿X合金和鍍鋅鋼薄板進(jìn)行熔釬焊連接試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：一元化焊接程序中，焊接速度為6mm/s時(shí)弧長(zhǎng)修正是影響焊接接頭力學(xué)性能的

6、最主要因素，非一元化焊接程序中，焊接速度為15mm/s時(shí)偏離距離是影響焊接接頭力學(xué)性能的最主要因素。得到最佳的焊接工藝參數(shù)：一元化焊接程序中，送絲速度4.0～5.0m/min，弧長(zhǎng)修正-40％～-30％，偏離距離-1.0～1.0mm；非一元化焊接程序中，送絲速度6.0～8.0m/min，焊接電壓10.0～12.0和14.0～16.0V，偏離距離-1.0～1.5mm。且對(duì)焊接接接頭進(jìn)行橫向拉伸試驗(yàn)，結(jié)果顯示，接頭斷裂發(fā)生在遠(yuǎn)離熱影響區(qū)的鋁