5A02铝合金与镀锌钢熔钎焊接头

铝合金与镀锌钢激光熔钎焊接工艺

本文以ai-5si焊丝为填充材料，研究了采用gmaw焊实现q235钢和5a02铝合金熔一钎焊连接的可行性，分析了接头区显微组织和缺陷。结果表明，采用gmaw焊可以实现q235钢和5a02铝合金的良好连接，并在钢与钎料连接界面处产生了5um左右的金属间化合物层，钢与钎料连接界面处显微硬度可达192．6mpa。当选择工艺参数不当时，在熔一钎焊接头内发现了气孔、未钎透及热裂纹等缺陷，未钎透和热裂纹主要分布在焊接接头根部，焊接接头根部成为钢铝熔－钎焊连接的一个薄弱区。

为了对铝合金和镀锌钢板进行优质高效焊接,采用fronius冷金属过渡焊接机对锻铝6061和spcc镀锌钢板进行了熔钎焊实验。焊接实验结果表明可以采用专家系统提供的参数进行焊接获得成型良好的接头;组织分析表明接头界面可以分为边缘富锌区、铝熔化区和铝钢界面反应层三个反应区。能谱分析结果表明边缘富锌区主要组成元素是锌和铝,铝钢之间的反应层主要是fe2al5反应相;接头上的缺陷主要有气孔、冷隔和低熔共晶缩孔。力学性能测试结果表明:铝、钢熔钎焊接头强度达到80mpa;fe2al5反应相平均硬度hv410,镀锌钢母材的平均显微硬度hv130,铝熔化区的平均显微硬度hv55。

研制了钎焊锌铝合金的cd-sn-zn钎料、zncl2-nh4cl-kf钎剂,研究了锌铝合金炉中钎焊及火焰钎焊的工艺参数,并使用tem,sem和xr-ay对钎焊接头进行了分析。结果表明,经优化的炉中钎焊工艺参数为:加热温度320℃、保温时间15min、钎焊间隙0.14mm。钎焊接头界面区出现了大量的硬质点相,cd与mg2cu6al5之间存在(102)cd//(111)mg2cu6al5,(220)mg2cu6al5//(010)cd,(224)mg2cu6al5//(211)cd的相结构关系,提高了接头的结合强度;界面区包含了母材和钎料中的所有物相且有一定宽度,界面区的zn含量高且sn分布均匀,表明钎料与母材发生了剧烈的扩散。

采用金相显微镜、扫描电镜、硬度计等测量方法,观察分析了铝锂合金钎焊前后母材和钎焊接头的显微组织变化,通过分析测试钎焊接头的显微硬度和断口微区的化学成分,研究分析了钎焊接头强度的变化规律。结果表明,焊后母材中的强化相由质点转变为板条状;氮气保护条件下,钎焊接头未见气孔、夹杂、裂纹等缺陷,钎焊接头存在一定的扩散区,从而有效地提高了钎焊接头的强度;无氮气保护的条件下,钎焊接头有大量的缺陷存在,这些缺陷的存在严重影响了钎焊接头的强度。

5a02铝镁合金焊接时极易被氧化,焊接变形大,而且容易产生气孔。在焊接过程中,采用ar气作为保护气体,选用牌号为er5356的焊丝,对厚为14mm的铝镁合金板进行焊接试验,并采取相应的工艺措施,通过改善组织,以期获得优质焊接接头。

以co2激光为热源,以alsi12焊丝为填充材料,对ti-6al-4v钛合金和5056铝合金异种材料激光熔钎焊进行研究,采用sem、eds、xrd和金相显微镜分析接头的微观结构特征,通过拉伸实验评定接头的力学性能。研究结果表明:所得接头具有熔焊和钎焊双重性质,即铝母材局部熔化,为熔化焊,而钛母材与焊缝金属之间存在金属间化合物层钎焊界面;钎焊界面上部的金属间化合物层组成复杂,可分为2层,即呈针状或芽状的ti-al-si系金属间化合物层和以ti-al系金属间化合物为主的连续层;钎焊界面下部的金属间化合物层较薄;拉伸试样断裂倾向于发生在紧邻钎焊界面的焊缝上,平均抗拉强度为298.5mpa。

采用冷金属过渡方法(cmt)对铝和镀锌钢板异种材料进行了熔钎焊连接。使用扫描电镜(sem)、能谱分析(edax)和拉伸试验对焊接接头界面区显微组织及接头性能进行研究。试验结果表明,铝和镀锌钢能得到成形良好的搭接接头。在cmt熔钎焊的方法下,形成了中间厚两边薄的界面区,并且在熔化区一侧边缘形成了富锌区,界面区组织成分也由致密的feal3金属间化合物层变为α固溶体和feal3化合物混合层,而富锌区是由富铝的α固溶体和残留的铝组成。在进行拉伸试验时,断裂发生在铝母材的热影响区,接头强度为72.09mpa。

镀锌钢板脉冲电弧钎焊接头界面组织及性能研究

采用脉冲钨极氩弧钎焊使用cusi3钎料对镀锌钢板进行了连接。主要研究脉冲频率变化对接头界面组织和力学性能的影响。结果表明,当电弧脉冲频率由100hz增加到2000hz时,电弧钎焊熔池的搅拌和冲刷作用效果逐渐增强,促进了界面须状金属间化合物的破碎行为和熔池成分过冷区域的增加,使得钎料区域内部fe5si3(cu)强化相数量不断增多,弥散宽度变宽,由40μm增加到120μm,接头显微硬度最大值也相应增加,由175mpa增加到204mpa。

采用光纤激光对车用6016铝合金与镀锌钢无坡口对接接头进行深熔填丝钎焊,对接头焊缝的成形、微观结构和显微组织,以及力学性能进行了分析。扫描电镜(sem)分析表明,在镀锌钢与钎焊缝界面存在一层薄金属间化合物,不同位置中间层的厚度不尽相同,平均厚度约为4.12μm;能谱(eds)和x射线衍射(xrd)分析表明生成的金属间化合物主要为τ5-al8fe2si,θ-al13fe4和ζ-al2fe。拉伸试验中试样断裂于铝合金母材的热影响区,抗拉强度可达162mpa,断裂接头发生明显的"缩颈"现象;断口分析表明,接头的断裂主要是韧窝断裂。

众所周知,汽车制造行业中许多材料无法承受焊接过程中持续不断的热量输入,为了避免熔滴穿透,实现无飞溅熔滴过渡和良好的冶金连接,就必须降低热输入量。而cmt技术正是实现了这种可能。我们采用正交试验的方法对铝合金及镀锌钢薄板搭接件进行了cmt(异种材料冷金属过渡技术)的焊接,并对其工艺参数、焊丝成分、焊接接头的组织、性能等方面进行了进一步的探究。同时,我们还注意到在焊接过程中铝合金由于导热率高,高温溶解的过程中会出现气孔这样的缺陷,对这样的缺陷进行了详细的分析,旨在切实提高技术质量。

采用脉冲钨极氩弧钎焊使用cusi3钎料对镀锌钢板进行连接。主要研究脉冲频率变化对接头界面组织和力学性能的影响。实验结果表明,当电弧脉冲频率由100hz增加到2000hz时,电弧钎焊熔池的搅拌和冲刷作用效果逐渐增强,促进了界面须状金属间化合物的破碎行为和熔池成分过冷区域的增加,使得钎料区域内部fe5si3(cu)强化相数量不断增多,弥散宽度变宽,由40μm增加到120μm,接头显微硬度最大值也相应增加,由175mpa增加到204mpa。

采用铝硅药芯焊丝进行了铝合金与不锈钢异种金属无镀层tig熔钎焊试验,运用om,sem,eds及xrd分析了接头微观组织,研究了界面层及焊缝中金属间化合物种类,分析了药芯钎剂的作用,并测试了接头力学性能.结果表明,药芯钎剂能够促进铝硅钎料在不锈钢表面润湿铺展,获得的润湿角小于30°,钎剂挥发不完全,在接头中产生许多气孔;接头中钢侧界面层由[al,fe,si]相和fe4al13构成,焊缝由α-al基体、汉字状α铁相(fe2sial8)以及细长板条状混合相(β铁相fesial5及少量al-si共晶相)构成;剪切试验中接头均断裂在钢侧界面层,接头抗剪强度仅为55mpa,断裂面由[al,fe,si]相、feal以及少量的fesi,alcr相构成.

选用cu箔、zn及bal88simg片状钎料作为填充金属,采用真空加热方法进行高硅铝合金的钎焊连接,并对接头进行光学金相、显微硬度、扫描电子显微等测试、分析、研究。结果表明:3种钎料钎焊高硅铝合金,通过凝固、结晶等过程形成冶金结合,生成共晶体和固溶体组织,形成可靠的连接接头,外观良好。

铝合金和镀锌钢异种金属CMT焊接性分析

对6063铝合金钎焊接头金相试样进行手工磨平、磨光和机械抛光,再以不同的侵蚀剂分别侵蚀不同的试样表面,然后进行宏观、微观分析比较,结果发现经0.5%氢氟酸溶液和混合酸水溶液侵蚀后的试样,均能清晰地显示钎焊接头显微组织,效果较好。值得一提的是试样的磨平、磨光、抛光及侵蚀过程须一气呵成。

采用真空钎焊方法对3a21铝合金进行了试验,针对固态高纯镁在真空下加热挥发的特性,试验研究了炉膛中放置不同质量的活性元素镁对铝合金真空钎焊接头性能的影响。采用材料万能试验机和金相显微镜获得并分析了接头力学性能和显微组织。结果表明,比较炉膛内放置三种不同质量镁的钎缝抗剪强度,当单位体积镁质量达到235g/m3时其强度最高,达到78mpa;金相组织显示,真空钎焊接头中主要强化相为mg2si,单位体积镁质量达到235g/m3时钎缝区宽度最小,约0.06mm;通过获取不同产品在325℃以上的停留时间,可定量掌握炉膛预置固态镁质量。

研究了钎焊温度对钎焊接头微观组织的影响,并利用图像软件imageproplus确定了不同初始凝固温度下α(al)相在钎焊接头中的体积分数。结果表明:随着初始凝固温度增加,α(al)相所占的比例增大。通过成分分析(epma)和硬度测试,分析了硅扩散层的特征。压痕法测试结果表明:不同初始凝固温度下获得的同种组织,其力学和物理等综合性能不同,从而造成整个钎焊接头力学性能的差异。

用光学显微镜、扫描电镜、x射线衍射等分析手段,对高强度za合金钎焊接头的显微组织形态及其特征、性能及界面区的相组成等进行了研究分析。结果表明,用研制的新型高强软钎料钎焊高强度za合金获得的钎焊接头在界面区局部有交互结晶产生;界面区组织构成较复杂,既有cd、sn、zn固溶体,又有少量的细小的mg2sn、mgzn等化合物;固溶体可以提高钎焊接头的强度和韧性,少量细小的化合物可强化基体组织,有利于强度的提高;但连续层状的金属间化合物可引起钎焊接头的脆化,使其性能降低。测试结果表明钎焊接头具有较高的力学性能,延伸率高于母材

用镍基钎料真空钎焊镍基合金时钎焊温度对钎料中si、b等元素的扩散有重要作用,因此采用3种钎焊温度对其进行真空钎焊,研究了1080、1110和1140℃钎焊温度下钎缝的微观组织、元素分布及显微硬度等。结果表明,随着钎焊温度的升高,钎料中元素向母材扩散越充分,钎焊温度为1140℃时,钎缝组织基本为固溶体。

通过镀铝锌钢板点焊实验,对十二组不同工艺参数下获得的点焊接头进行抗剪力实验和金相分析,研究表明:当采用较小的焊接电流和较短的焊接时间,接头熔合不良;焊接电流太大,焊接过程中飞溅很大,焊点表面压痕深度超标,同时形成方向性很强的粗大柱状晶;适当增加电极压力,可使柱状晶发生倾斜,方向性减弱。研究确定了0.8mm厚镀铝锌钢板较佳的工艺参数为i=8.5～9.0ka,t=14cyc,fw=2400n,用这组工艺参数焊接,点焊接头抗剪力、熔核直径均超过了《点焊焊接区的检验方法》标准中规定的a级要求,熔透率、焊点表面压痕深度均能满足质量要求。