銅-鋁攪拌摩擦焊工藝研究.pdf

1、銅合金具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能,廣泛應(yīng)用于電力電氣行業(yè)。鋁具有質(zhì)量輕,經(jīng)濟(jì)成本較低,導(dǎo)電性能好等優(yōu)勢(shì),在某些環(huán)境下代替銅,可節(jié)約成本,具有著較好的應(yīng)用前景。然而在工程上遇到Cu/Al接頭時(shí),由于兩者的物理及化學(xué)性能差異較大,采用傳統(tǒng)熔焊方法很難獲得良好的接頭。攪拌摩擦焊作為一種新型的固相連接技術(shù),能有效避免熔焊過程中所產(chǎn)生的各種缺陷,較好的適用于異種材料的焊接。
　　文中對(duì)不同板厚的LY12鋁合金板和T2紫銅板進(jìn)行攪拌摩擦搭接焊試驗(yàn),研

2、究了工藝參數(shù)對(duì)焊縫橫截面形貌的影響規(guī)律,分析了薄板接頭橫截面形貌的產(chǎn)生原因,界面元素的分布特點(diǎn)、拉剪斷裂的不同方式和接頭電阻率隨工藝參數(shù)變化規(guī)律;對(duì)10mm厚的純鋁板1060A和T2紫銅板進(jìn)行攪拌摩擦對(duì)接焊試驗(yàn),研究了接頭的結(jié)構(gòu)及性能,分析了接頭的顯微組織結(jié)構(gòu)、物相組成及各種性能,為攪拌摩擦焊工藝參數(shù)的優(yōu)化及缺陷的控制等提供理論依據(jù)。
　　研究結(jié)果表明:厚板銅鋁攪拌摩擦搭接焊較難獲得成形良好的焊縫,而薄板銅鋁攪拌摩擦搭接焊則可以獲

3、得成形良好的焊縫,當(dāng)鋁置于銅上,攪拌頭轉(zhuǎn)速為750r/min、焊接速度為60mm/min和90mm/min時(shí),薄板搭接接頭成形良好,無缺陷。接頭橫截面的返回邊出現(xiàn)較大的Hook鉤,前進(jìn)邊Hook鉤較小,Hook鉤中存在缺陷,利用同向雙道焊方法可以消除前一道的Hook鉤。接頭的EDS、硬度及拉剪力測(cè)試結(jié)果表明,銅鋁界面之間形成鋸齒狀組織結(jié)構(gòu)、層狀組織結(jié)構(gòu)、鉗狀組織結(jié)構(gòu)和顆粒彌散狀組織結(jié)構(gòu)。焊核底端與銅界面處的擴(kuò)散寬度較小,而Hook鉤與焊

4、核界面處的擴(kuò)散寬度較大。在銅鋁界面附近硬度值最大,其值為160HV。當(dāng)攪拌頭轉(zhuǎn)速為750r/min、焊接速度為90mm/min時(shí),搭接接頭抗拉剪力最大,沿?zé)嵊绊憛^(qū)斷裂。通過電阻率試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),孔洞對(duì)于電阻率影響較大,在相同結(jié)合情況下,Hook鉤越大其接頭的電阻率越小。
　　采用雙面攪拌摩擦焊工藝焊接10mm銅/鋁對(duì)接接頭過程中,當(dāng)銅置于前進(jìn)邊,鋁置于返回邊,攪拌頭轉(zhuǎn)速為950r/min,焊接速度為60mm/min時(shí),對(duì)接焊縫成形良好且