鋁合金-鍍鋅鋼板熔-釬焊能量因素的研究.pdf

1、熔-釬焊接技術(shù)是一種新型的異種材料連接方法，其具有高效、優(yōu)質(zhì)、靈活的等方面的優(yōu)勢，成為鋁合金與鋼焊接技術(shù)中的研究熱點。因此，開展鋁合金與鍍鋅鋼板熔-釬焊工藝試驗，研究其焊接熱過程，對優(yōu)化焊接工藝參數(shù)，促進鋁合金與鋼熔-釬焊技術(shù)的應(yīng)用具有重要意義。
　　 本文以AlSi5焊絲為填充材料，采用脈沖MIG焊及大光斑激光+MIG復(fù)合熱源熔-釬焊實現(xiàn)了1mm厚6013-T4鋁合金、5A02鋁合金與2mm厚鍍鋅鋼板的連接，研究了焊接工藝參數(shù)

2、對焊縫成形及接頭組織與性能的影響，重點研究了焊接熱輸入對熔-釬焊接頭界面Fe-Al金屬間化合物層微觀組織影響。建立了適用的MIG電弧熔-釬焊及復(fù)合熱源熔-釬焊溫度場的有限元模型，求解了熔-釬焊接的熱輸入?yún)?shù)范圍。針對大光斑激光復(fù)合熱源熔-釬焊的特點，結(jié)合數(shù)值模擬結(jié)果與試驗結(jié)果，對大光斑激光在復(fù)合熱源熔-釬焊中的機理進行了探討。
　　 工藝試驗結(jié)果表明:脈沖MIG電弧焊可以實現(xiàn)6013-T4鋁合金與鍍鋅鋼板的熔-釬連接，焊接速度小

3、于1m/min下，當(dāng)焊縫成形影響因子為3.8左右、焊接熱輸入達到850J/cm左右時，焊縫成形較好，接頭強度可達鋁合金母材的50％。而大光斑激光+MIG電弧復(fù)合熱源熔-釬焊可以實現(xiàn)5A02鋁合金與鍍鋅鋼板的高效優(yōu)質(zhì)焊接，焊接速度可達6m/min，接頭最高強度可達247.3MPa，平均強度為母材的85％。拉伸試驗中接頭的斷裂位置發(fā)生在鋁合金的熱影響區(qū)。熔-釬焊接頭可分為熔化區(qū)、界面反應(yīng)區(qū)和富鋅區(qū)。熔化區(qū)由α-Al固溶體+Al-Si共晶組織

4、組成，富鋅區(qū)主要由Al-Zn固溶體和Al-Zn共晶組織組成。界面反應(yīng)區(qū)生成的化合物層厚度在0.8～6μm之間，且隨焊接熱輸入的增加而增大?；衔飳又饕煽拷摶w的致密的FeAl2+Fe2Al5和靠近焊縫呈“齒狀”或“針狀”的Fe4Al13組成。接頭性能測試結(jié)果表明，當(dāng)化合物層大于2μm時，熔-釬焊接頭界面并非接頭的最薄弱環(huán)節(jié)。
　　 通過分析MIG電弧及大光斑激光復(fù)合熱源電弧熔-釬焊接熱過程，采用有限元法建立了熔-釬焊搭接接頭

5、溫度場的有限元模型，考慮了鍍鋅層、搭接間隙、墊板對溫度場的影響，建立了適用于MIG電弧及復(fù)合熱源熔-釬焊接的熱源模型，對瞬態(tài)溫度場進行了計算。采用焊縫成形及背面鍍鋅層損失寬度間接對其進行了驗證，計算結(jié)果與實測結(jié)果基本吻合。根據(jù)界面組織結(jié)構(gòu)分析和釬焊界面的溫度分布與界面反應(yīng)之間關(guān)系，將釬焊界面分為強界面反應(yīng)區(qū)、弱界面反應(yīng)區(qū)和未反應(yīng)區(qū)三個區(qū)域。位于界面中心的強界面反應(yīng)區(qū)，溫度高，反應(yīng)時間長，金屬間化合物層厚，對接頭性能起決定性作用;而界面兩